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Full text of "Handbuch der Spectroscopie"

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* HANDBUCH 



DER 



SPECTROSCOPIE 



VON 



H. KAYSER 

PROFBSSOR DBB PHTBIK AN DBB imiVBRSITiT BONN. 



ZWEITER BAND. 

MIT 4 TAFELN UND 57 FIGUREN. 



LEIPZIG 
VERLAG VON S. HIRZEL 

1902. 



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1 



Das Recht der Übersetzung ist vorbehalten. 



VORWORT ZUM ZWEITEN BANDE. 



Auch bei Abfassung dieses Bandes habe ich Hülfe gesucht und gefunden, 
wodurch es mir möglich geworden ist, ihn schon nach einem Zwischenraum 
von anderthalb Jahren dem ersten Bande folgen zu lassen. Dr. H. Eonen 
hat das Dopplersche Princip einer sehr eingehenden Discussion unterzogen, 
und Prof. C. Bunge, der in den letzten Jahren gemeinsam mit F. Paschen 
wohl die ersten systematischen Untersuchungen ttber den Zeeman-Effect aus- 
geführt hat, war so freundlich, die Darstellung dieser Erscheinung zu über- 
nehmen. Ich glaube, die elegante Entwickelung der Theorie aus seiner Feder 
wird ebenso willkommen sein, wie im ersten Bande seine Theorie des Concav- 
gitters. 

Der Leser wird finden, dass Runge sich sehr entschieden auf den 
Boden der neuesten Theorie, der Electronentheorie, stellt, was ich an den be- 
treffenden Stellen, namentlich im dritten Kapitel, nicht gethan habe. In der 
That ist die Theorie zur Erklärung des Zeeman-Effectes vorzüglich geeignet 
und daher hierfür ausgebildet worden, während in den anderen Theilen der 
Spectroscopie erst die ersten Versuche einer Einfuhrung zu verzeichnen sind. 

Während so für das Zeeman-Phänomen eine einheitliche Auffassung und 
Darstellung möglich war, lagen auf den anderen Glebieten die Verhältnisse 
nicht so günstig. Es war eine recht unerfreuliche Aufgabe, die zahllosen 
Anschauungen der verschiedenen Autoren über die Vorgänge in leuchtenden 
Dämpfen aus ihren Arbeiten herauszuschälen, zu klassiflciren und zu kriti- 
siren, immer mit dem Bemühen, nichts Wichtiges zu übersehen, das Neben- 
sächliche aber fortzulassen. Besonders undankbar ist die Arbeit dadurch, 
dass sie schliesslich nirgends zu positiven Ergebnissen führt, sondern meist nur 
zur Erkenntniss, dass alle aufgestellten Ansichten nicht genügen, die Kennt- 
nisse noch äusserst gering sind. 

Dasselbe, was ich eben von den Anschauungen über das Leuchten der 
Gase sagte, gilt auch von den im vierten und fünften Kapitel behandelten 
Fragen. 

Unter solchen Verhältnissen muss ich mich darauf gefasst machen, viel- 
fach auf Widerspruch zu stossen; auf Gebieten, wo das Wissen nicht aus- 
reicht, fängt das Glauben an; es wird Sache der persönlichen Erfahrungen, 

a* 



IV Vorwort zum zweiten Bande. 

der persönlichen Kenntniss oder Unkenntniss bestimmter Thatsachen und Ar- 
beiten sein, ob man die eine oder die andere Ansicht für wahrscheinlich oder 
falsch hält. So wird gewiss meine Stellungnahme in manchen Fragen für 
falsch, meine Kritik für unberechtigt gehalten werden. Ich kann nur wün- 
schen, dass das Buch als Ganzes doch als nützlich anerkannt wird, dass es 
zur Aufklärung dunkler Fragen beiträgt und zu neuen Arbeiten anregt. 

In Bezug auf Litteraturangaben habe ich wieder gesucht Vollständigkeit 
zu erreichen. Da der grösste Theil des Manuscriptes Mitte 1901 fertig war, 
kann sich das aber nur auf die Litteratur bis etwa Ende 1900 beziehen; so 
viel wie möglich habe ich freilich gesucht, auch später Erschienenes noch 
aufzunehmen, selbst noch bei der Correctur. 

Bonn, März 1902. 

H. Kayser. 



INHALTSVERZEICHNISS. 



Seite 
Kapitel I. Emission und Absorption. § 1—46 1 

Erster Abschnitt. Das Kirchhoffsche Gesetz. § 1—26 3 

a) Aeltere Untersachangen. §1 — 10 3 

I. Aeltere Versuche täber das Verhältniss der Gesammtemission und Absorption. — 
2. Versuche von Ritchie. — 3. Versuche über einzelne Theile der Strahlung. — 
4. Angström und Euler. — 5. Resonanz nach Miller und Stokes. — 6. Ver- 
suche von Stewart. — 7. Stewarts Beweis. — 8. Strahlung in verschiedenen 
Körpern. — 9 — 10. Weitere Resultate von Stewart. 

b) Kirchhoffs Gesetz. § 11—19 13 

II. Kirchhoffs Publicationen. — 12. Kirchhoffs Beweis. — 13. Strahlung des- 
selben Körpers in verschiedenen Medien. — 14. Schlüsse Kirchhoffs über das 
Drap ersehe Gesetz und polarisirte Emission. — 15. Herstellung der Strahlung 
eines schwarzen Körpers. — 16. Schwierigkeiten in Kirchhoffs Beweis. — 
17. Arbeiten von Provostaye und Des a ins. — 18. Vermeintlicher Beweis des 
Satzes durch Provostaye. — 19. Bedenken von Schuster. 

c) Erweiterungen des Kirchhoffschen Satzes. §20—26 31 

20. Der sogenannte C lau sius sehe Satz über Strahlung in verschiedenen Medien. — 

21. Theorie von Smoluchowski de Smolan. — 22. Prüfung durch v. Quintus 
Icilius und Smoluchowski. — 23. Theorie von Lecher. — 24. Voigts Ver- 
such, das Gesetz mit der Theorie der Optik zu verknüpfen. — 25. P ringsheims 
Beweis des Gesetzes. — 26. Andere Formen des Gesetzes. 

Zweiter Abschnitt. Prüfung des Kirchhoffschen Gesetzes. §27—46 39 

a) Qualitative Prüfung. §27—41 39 

27. Aeltere Versuche. — 28. Kirchhoffs Hinweis auf Dra^pers Gesetz. — 29. Dra- 
pers Versuche. — 30. Versuche von Provostaye und Desains und von Bec- 
querel. — 31. Versuche von Weber. — 32. Erklärung von Stenger und Ebert. 

— 33. Temperatur des ersten sichtbaren Glühens. — 34. Betrachtungen von 
Lummer. — 35. Beweis durch Polarisation. — 36. Prüfung an Emissions- und 
Absorptionsspectren. — 37. Bedingung für Auftreten einer dunklen Linie. — 
3S. Das Sonnenspectrum. — 39. Absorptionsversuche im Laboratorium. — 40. Selbst- 
umkehr. — 41. Versuche von Gouy an Linien- und Bandenspectren. 

b) Quantitative Prüfung. §42—46 65 

42. Prüfung durch Paschen an Kohlensäure. — 43. Anwendung auf Linienspectra. 

— 44. Prüfung an festen Körpern. — 45. Prüfung an Steinsalz und Quarz. — 
46. Allgemeine qualitative Gültigkeit. 

Kapitel IL Strahlung fester Körper. § 47—96 65 

Erster Absdmitt. G^ammtstrahhmg. §47—60 67 

47. Einleitung. — 48.. Bedingungen für die Strahlungsformel. — 49. Newton. — 
50. Dulong und Petit, Wilhelm y, De war. — 51. Becquerel, Violle. — 
52. Rosset ti. — 53. Gesetz von Stefan. — 54. Theoretische Begründung durch 



VI InhaltsverzeichnisB. 

Seito 

Boltzmann. — 55. Prüfung des Gesetzes. — 56. Messnngeu von Paschen, 
Wilson und Gray. — 57. Lummer und Knrlbaum, Strahlung des Platin. — 
58. Schneebeli, Wilson und Gray. — 59. Zusammenfassung über das Ste- 
fan sehe Gesetz. — 60. Weitere Strahlungsgleichungen rViolle, Siemens, Garbe, 
Edler, Chatelier, Wilson und Gray, Tereschin, Petavel. 

Zweiter Abschnitt» Vollständige Strahhmgsfortn^hi. § 61 — 8S 85 

61. W. Michelson. — 62. Weher. — 63. Kövesligethy. •— 64. Aelteste experi- 
mentelle Versuche. — 65. Jacques. — 66. Desains und Curie. — 67. Langley. 

— 68. Abney und Festing. — 69. Versuche von Paschen. — 70. Gesetzmässig- 
keiten der Energiecurven von Eisenoxyd. — 71. Isochromatische Curven. — 
72. Paschens Versuche an anderen Körpern. — 73. Verschiebungsgesetz von 
Wien. — 74. Andere Formulirung. — 75. Strahlungsformel von Wien. — 76. Strah- 
lungsformel von Planck. — 77. Der schwarze Strahler. — 78. Seine Construction 
durch Wien, Lummer, Paschen. — 79. Messung der Gesammtstrahlung durch 
Lummer und Pringsheim. — 80. Prüfung der Wien sehen Gleichung durch 
Paschen und Wanner. — 81. Versuche von Paschen. — 82. Spectrale Ver- 
suche von Lummer und Pringsheim. Bedenken gegen Wiens Gesetz. — 
83. Neue Gleichungen: Thiesen, Lummer und Jahnke, Rayleigh. — 84. Neue 
Gleichung von Planck. — 85. Bestätigung durch Rubens und Kurlbaum. — 
86. Andere Ableitung von Planck. — 87. Zusammenfassung aller Resultate. — 
88. Anderweitige Arbeiten. 

Dntter Abschnitt, EmrgievertheHiingj Temperatwnnessung. § 89 — 96 125 

89. Intensitätsmessung in verschiedenen Lichtquellen. — 90. Spectrale Messung der 
Temperatur; Le Chatelier, Crova. — 91. Paschen, Lummer und Prings- 
heim. ~ 92. Absolute Strahlungsmessungen. — 93. Abhängigkeit der Absorption 
und Reflexion von der Temperatur. — 94. Abhängigkeit der Emission von der 
Dicke der strahlenden Schicht. — 95. Beziehung der Strahlung zu anderen Grössen. 

— 96. Die seltenen Erden. 

Kapitel m. Strahlung der Qase. §97—153 137 

Erster Abschnitt. Die Energiequellen der Emission. §97 — 128 139 

a) Licht und Wärme. §97—112 130 

97. Unterschied zwischen festen Körpern und Gasen. — 98. Eintheilung der Emissions- 
phänomene. — 99. Aeltere Vorstellungen tlber das Leuchten der Gase. — 100. Wir- 
kung chemischer Processe. — 101. Beweise für Leuchten ohne Temperatursteigerung: 
Wiedemann, Hasselberg, Warburg, Wood, Kerkhoff. — 102. Hittorf, 
Wedgwood, Siemens. — 103. Ansichten von Liveing und Dewar. — 104 bis 
105. Versuche von Pringsheim. — 106. Discussion zwischen Paschen und 
Pringsheim. — 107. Beweise gegen Pringsheims Ansichten. — 108. Weitere 
Einwendungen von Smithells, Evershed, Wüllner. — 109 — 111. Das Auer- 
licht. — 112. Nomenclatur der Leuchtprocesse. 

b) Flammen. § 113—115 164 

113. Chemische Processe in Flammen. — 114. lonisirung in Flammen: Hittorf, 

Giese, Arrhenius, Helmholtz und Richarz, Hemptinne, Smithells.— 
115. Die Wassers tofflinien in Flammen. 

c) Electrisch erregte Gase. §116—128 169 

116 Der Bogen. — 117. Electrische Entladungen. — 118. Einfluss der Oscillationen : 

Schuster, Hemsalech, Schenck. — 119. Electrolytische Leitung: Schuster, 
Thomson, Morris-Airey, Garbasso, Pringsheim. — 120. Beweise da- 
gegen. — 121. Zusammenfassung. — 122. Wirkung der Entladung in Gasen: 
Wiedemann, Liveing und Dewar. — 123. Stoney, Angström, Lockyer. 

— 124. Schlüsse auf die Temperatur aus dem Spectrum. — 125. Unterscheidung von 
regulärer und irregulärer Strahlung : Vergleich mit schwarzem Strahler. — 126. Ab- 
klingen der Strahlung. — 127. Nicht Umkehrbarkeit: Hittorf, Cantor. — 128. 
Anschauungen von Stas. 



Inhaltsverzeichniss. VII 

Seite 

Zweiter Abschnitt. Die Entstehung der Aetherschwingungen, § 129 — 150 185 

129. Alimähliche Umbiidung der Anschauungen. — 130. Vorstellungen von Euler, 
Herschel, Stokes. — 131. Clifton. — 132. Stoney. — 133. Lecoq de Boia- 
baudran. — 134. Lippich. — 135. Lommel. — 136. Hoppe-Seyler, Handl, 
Haeussler, Lecoq. — 137. Lockyer, Helmholtz, Stoney. — 138. Stokes, 
Schuster. — 139. Lippich. — 140. Wiedemann. — 141. Uebergang des 
Banden- in das Linienspectrum. — 142. Wiedemann und Ebert, Ängström. 
— 143. Liveing und De war. — 144. Zusammenfassung. — 145. Einführung der 
Electronen durch Stoney. — 146. Richarz, Fitzgerald, Ebert. — 147. Linien- 
reiche Spectra. — 148. Schuster, Fitzgerald, Boltzmann. — 149. Neueste 
Anschauungen. — 150. Bewegungen im Licht. 

Dritter Abschnitt. Einige Fälle von Lximinescenz. §151 — 153 207 

151. Leuchten durch schwaxihe chemische Wirkungen. — 152. Leuchten durch mecha- 
nische Wirkungen. — 153. Leuchten comprimirter Gase. 

Kapitel IV. Verbindungsspeotra. Mehrfache Spectra. § 154—199 215 

Erster Abscfmitt, Verbindungsspectra. § 154 — 158 217 

154. Chemischer Ursprung der Spectra. — 155. Kirchhoff, Veränderlichkeit der 
Spectra. Erklärung von Roscoe und Clifton. — 156. Verbindungsspectra, Mit- 
scherlich, Diacon. — 157. Lockyer, Gouy. — 158. Verbindungsspectra sind 
Bandenspectra. 
Zweiter Absdmitt. Mehrfache Spectra. §159-199 222 

A) Experimentelles. § 159—171 222 

159. Plücker und Hittorf, Spectra erster und zweiter Ordnung. — 160. Mehrfache 

Spectra von Wüllner. — 161. Widerspruch von Angström. — 162. Zurück- 
nahme desselben durch Thal6n. - 163. Verschiedene Linien- und Bandenspectra 
desselben Elementes. — 164. Continuirliches Spectrum der Gase. — 165. Spectral- 
stufen von Lockyer. — 166. Intensitätsänderungen im Linienspectrum. — 167. 
Bogen- und Funkenspectra. — 168. Constanz des Spectrums in einigen Fällen. — 
169. Methode der kurzen und langen Linien von Lockyer. — 170. Anwendung 
der Methode durch Lockyer. — 171. Lange Linien und Selbstumkehrung. 

B) Theoretisches. §172—197 241 

a) Folgerungen aus Kirchhof fs Gesetz. § 172—174 241 

172. Theorie von Zöllner. — 173. Zusatz von Hasselberg. — 174. Ansichten von 

Wüllner. 

b) Theorie der molecularen Stösse. § 175—180 246 

175. Theorie der molecujaren Stösse. — 176. Gegenseitige Beeinflussung leuchten- 
der Dämpfe. — 177. Versuche von Liveing und De war. — 178. Schuster, 
Hartley. — 179. Discussion der Beobachtungen. — 180. Versuch von Crew. 

c) Dissociationstheorie. § 181—197 256 

181. Dissociationstheorie. — 182. Banden- und Linienspectrum, fundamentaler Unter- 
schied. — 183. Befürwortung der Dissociationstheorie. — 184. Lockyers Be- 
weise: Metalloide in Sonne; — 185. Veränderlichkeit der Spectra; — 186. Ba- 
sische Linien; — 187. Laboratoriumsversuche; — 188. Vergleich der Spectra 
verschiedener Theile der Sonne; — 189. Calcium und Wasserstoff; — 190. Ver- 
schiebung der Linien in Flecken und Protuberanzen; — 191. Verbreiterung der 
Linien in Flecken; — 192. Sternspectra , enhanced lines, Proto-Elemente. — 
193. Bestätigung durch das Zeeman-Phänomen. — 194. Weitere Bestätigungen; 

— 195. Sauerstoffbanden, Jod. — 196. Rechnung von Thomson. — 197. Zu- 
sammenfassung. 

d) Continuirliches Spectrum der Gase. § 198—199 283 

198. Das contiuuirliche Spectrum der Gase. — 199. Der continuirliche Grund der 

Spectra. 
Kapitel V. EinflusB von Druck, Temperatur, Entladungsart auf die Spectra. 

§200—241 287 

Erster Abschnitt Verbreit^rungser scheinungen. § 200 — 228 289 

200. Einleitung. — 201. Breite, Helligkeit, Wellenlänge. 



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VIII Inhaltsverzeichniss. 

Seite 

a) Verbreiterung in Flammenspectren. §202—209 291 

202. Frankland und Lockyer, Einflnss des Druckes. — 203. Versuche von Liveing 

und De war. — 204. Explodirende Gase, Flammen unter hohem Druck. — 205. 
Monckhoven, Zöllner. — 206. Zusammenfassung. — 207. Verschiedenartige 
Verbreiterung. — 208. Verbreiterung nicht verbunden mit Verschiebung. — 209. 
Dichte und Intensität. 

b) Verbreiterung in electrischen Spectren. § 210—221 299 

210. Plücker und Hittorf, für Temperatur. — 211. Wttllner, Frankland und 

Lockyer, Secchi, Cailletet, Salet. — 212. Stearn und Lea, Cazin, Cia- 
mician. — 213. Schuster, Fievez, Monckhoven. — 214. Liveing und 
Dewar, Hartley, Eder und Valenta. — 215. Zusammenfassung. — 216. Ein- 
fluss der Entladungsart. — 217. Verschiebung der Funkenlinien nach Exner und 
Haschek. — : '218. Berechnung von Haschek. — 219. Eder und Valenta: 
Argon und Schwefel. — 220. Wirkung abnehmender Lichtstärke. — 221. Druck 
und Intensität in Geisslerröhren. 

c) Theoretische Erörterungen. §222—228 299 

222. Erklärungsversuche der Verbreiterung: Theorie der molecularen Stusse. — 223. 

Dopplersches Princip, Lippich. — 224. Ebert, Rayleigh. — 225. Michelson. 

— 226. Schwingungen von variabler Amplitude: Helmholtz, Mach, Lommel. 

— 227. Einwendungen gegen Lommel. — 228. Scheiner. 

Zweiter Abschnitt. Aenderung der Wellenlänge durch Ih-uek. § 229 — 234 322 

229. Erste Versuche von Jewell, Humphreys und Mo hl er. — 230. Zusammen- 
hang der Verschiebung mit anderen Grössen. — 231.Mohler, Versuche bei kleinem 
Druck. — 232. Eingehendere Messungen von Humphreys. — 233. Versuche von 
Huf f. — 234. Erklärungsversuche. 

Dritter Abschnitt. Einfluss der Temperatur. §235—241 330 

235. Einfluss der Temperatur auf kurze Wellenlängen. — 236. Verschiebung der maxi- 
malen Energie. — 237. Gleichung von Porter. — 238. Vereinfachung des Spec- 
trums. — 239. Hypothese von Stewart. — 240. Schlösse auf Temperatur aus 
einzelnen Spectrallinien. — 241. Verschiebung von Banden mit der Temperatur. 

Kapitel VI. Das Aussehen der Spectrallinien. § 242—262 3^39 

Erster Abschnitt. Verbreiterung. §242—250 3^41 

242. Bedeutung des Aussehens der Linien. — 243. lutensitätsvertheilung in Liuieu 
nach Rayleigh; — 244. Nach Michelson. — 245. Messungen von Michelson. 

— 246. Structur einiger Linien. — 247. Verbreiterte Linien. — 248. Diffuse Linien. 

— 249. Character der Funkenlinien nach Hartley. — 250. Auflösung der Ver- 
breiterung. 

Zweiter Abschnitt. Vmkehrung, § 251 — 262 354 

251. Selbstumkehr und Absorption. — 252. Fievez, Erklärung der Umkelirung. — 
253. Erste Beobachtungen der Selbstumkehr. — 254. Arbeiten von Liveing und 
Dewar. — 255. Theoretische Betrachtungen ober Selbstumkehr. — 256. Ver- 
schiedene Fälle der Selbstumkehr. — 257. Scheinbare Umkehrung. — 258. Betrach- 
tungen von Jewell. — 259. Einwendungen dagegen. — 260. Doppelte Umkeli- 
rung. — 261. Umkehrung bei unsymmetrischer Verbreiterung. — 262. Litteratnr 
angaben. 

Kapitel VH. Das Dopplersohe Frinoip. § 263—380 369 

263. Vorbemerkung. 

Erster Abschnitt. Gcjtchichte des DoppUrschen Principes. §264-314 371 

264. Vorläufer Dopplers; Michell. — 265. Biot. — 266. Doppler, ei-ste Arbeit; 
Theorie. — 267. Beurtheilung. — 268. Anwendungen Dopplers. — 269. Aufnahme 
der Dopplerschen Theorie. — 270. Weitere Arbeiten Dopplers. — 271. Buys 
Bailot; Versuche und Kritik. — 272. Doppler antwortet; weitere Entwicklung. 

— 273. Fizeau. — 274. Beurtheilung und Verbreitung seiner Arbeit. — 275. See- 
beck und Fizeau über Intensität. — 276. Petzvals erste Arbeit. — 277. Streit 
zwischen Petzval, Doppler und Ettingshausen. — 278. Fortsetzung. — 



luhaltsyerzeichniss. IX 

8«ite 
279. AngströmB Versuch. — 280. Machs erste Arbeit. — 281. Prioritätsfragen. 
282. Weitere Arbeiten von Mach. — 283. Klinkerfnes; Allgemeines. — 284. 
Seine Theorie. .— 285. Kritik. — ; 286. Weitere Arbeiten von Klinkerfnes. — 
287. Benrtheilung. — 288. Die letzten Arbeiten von Klinkerfnes. — 289. Gitter- 
versnch Xngströms. — 290. Secchis erste Versuche an Stemspectren. — 291. 
Hnggins erste Versuche an Stemspectren. -— 292. Maxwell; Prioritätsfragen. 
— 293. H. C. Vogel. -- 294. Schwierigkeit der Messungen; Kritik Secchis. — 
295. Messungen zu Greenwich und Rugby. — 296. Weitere Kritik. — 297. Locky er , 
Protuberanzen; weiteres dazu. — 298. Linienverschiebung an den Sonnenrändern; 
Secchi, H. C. Vogel, Zöllner. — 299. Hastings, Young, Langley, 
Thollon, Crew, Dunßr. — 300. Acustische Versuche: König, Mayer, Schün- 
gel, Mach, Vogel. — 801. Theoretische Arbeiten; Ketteier, allgemeines; 
W. Michelson. ~ 302. Intensität nach Ketteier; Kritik von Eötvös und 
Veitmann. — 303. Rayleigh, Was, Voigt. — 304. van der Willigen, 
theoretische Einwände.— 305. Kritik der Versuche. — 306. Hoorweg, Zenker, 
Vogel, Mach gegen van der Willigen. — 307. Spectroscopische Erfolge; 
Sonne, Planeten, Kometen. — 308. Stembewegungen im Visionsradius. Einführung 
der Photographie. — 309. Doppelsteme. — 310. Rotation. — 311. Verbreiterung 
der Spectrallinien. — 312. Thermodynamische Verwendung des Principes. — 313. 
Aufriahme des Principes in die optischen Theorien. — 314. Versuch von Belo-. 
polski; Beziehungen. 

Zweiter Abschnitt. Theorie des Dopplerschen Principes. § 315—863 409 

S15. Vorbemerkung. — 316. EinÜieilung der Theorie. 

I. Aenderungen der Wellenlänge. §317—335 410 

a) Elementare Ableitungen. § 317—319 410 

317. Doppler sehe Formeln; Bewegung von Beobachter und Quelle. — 318. Be- 
liebige Bewegung. — 319. Bewegung des Mittels. 

b) Mechanische Theorien. § 320—332 413 ' 

320. Allgemeines. — 321. Petzval, schwingende Ebene. — 322. Petzval, Kugel. 

328. Ketteier, Ebene. — 324. Ketteier, Reflexion u. s. w. — 325. Eötvös, be- 
wegte Quelle. — 326. E ötvös, bewegter Beobachter. — 327. Voigt, Ableitung. — 
328. Specielles System. — 329. Vernachlässigungen. — 330. Oonstant schwingende 
Ebene. — 331. Variabel schwingende Ebene. — 332. Kugel. 

c) Electrische Theorien. § 333—335 424 

333. Allgemeines. Satz von Lorentz. — 334. Bewegte Quelle. — 335. Bewegter 

Beobachter. 

n. Intensitätsänderungen. § 336—351 427 

836. Allgemeines. 

a) Elementare Ableitungen. §337—341 428 

337. Ebene Wellen; bewegte Quelle. — 338. Bewegter Beobachter. — 339. Kugel- 
wellen; relative Ruhe. — 340. Bewegte Quelle. — 341. Bewegter Beobachter. 

b) Mechanische Theorien. § 342—351 431 

342. Petzval. — 343—346. Eötvös. — 347. Ketteier, ebene Wellen. — 348. 

Kugelwellen. — 349. Theorie Voigts. — 350. Bemerkungen. — 351. Versuch 
Fizeaus. 

ni. Folgerungen aus Dopplers Formeln. § 352—363 473 

352. Umformung; Fehlergrenze. — 353. Umformung nach Michelson. — 354. Be- 
wegter Spiegel. — 355. Formel. — 356—358. Bewegtes Prisma. — 359. Bewegtes 
Gitter. — 360. Anwendung auf Rotation. — 361. Selbstleuchtende Körper. — 
362. Reflectirende Körper. — 363. Absorption. 

Dritter Abschnitt. Experimentelles zum Dopplerschen Princip. § 364—380 .... 446 
864. AUgemeines. 

I. Acustische Versuche. §365—374 44S 

.S65— 366. Versuche von Buys Ballot. — 367. H.C.Vogel. — 368. Versuch von 
Fizeau. — 369—370. Machs rotirende Pfeife. — 371. Stimmgabel versuche von 



X InhaltsTerzeicbnibs. 

Seite 
König. — 872. Von Mayer. — 873. Von Schüngel. — 874. Mach, Oberflächen- 
wellen. 

n. Optische Versuche. §376—878 458 

375. Allgemeines. — 876. Idee von Belopolski. — 877—878. AnsfOhrang. — 879. 
Besnltate. — 880. Astrophysicalische Prüfung des Do ppl ersehen Principes. 

Kapitel VilL OesetsmäBsigkeiten in den Speotren. § 381—481 465 

381. Einleitung, Bedeutung der Gesetzmässigkeiten. — 382. Aelteste Versuche über 
gesetzmässige Beziehungen. 

Erster Abschnitt, Stnictur der Bandenspectra. § 383—396 470 

883. Nomenclatur und Structur der Bandenspectra. — 384. Das Swansche Spectrum. 

— 385. Jodspectrum von Thal^n; Lecoq, Stoney, Salet, Angström und 
Thal^n. — 886. Herschel. — 387. Deslandres, erstes Gesetz für jede Bande. 

— 388. Zweites Gesetz für die Kanten. — 389. Endgültige Formel von Des- 
landres. — 390. Prüfungen von Live in g und Dewar, Kayser und Runge für 
das erste Gesetz. — 391. Prüfung für das zweite und dritte Gesetz. — 392. Ein- 
schränkung der allgemeinen Gültigkeit. — 393. Rechnungen von Thiele. — 394. 
Entdeckung eines Endes von Banden durch King. — 3S5. Die terrestrischen Sauer- 
stofifbanden. — 396. Theorie von Stoney für dieselben. 

Zweiter Äbschmtt. Beziehungen zwischen Bandenspectren, § 397^00 492 

397. Betrachtungen von Lecoq. — 398. Friedländer. — 399. Hartley. — 400. Auf- 
gaben für die Zukunft. 
Dritter Abschnitt. Linienspectra. §401—456 495 

a) Aeltere Versuche. §401-407 495 

401. Aelteste Versuche: Mascart, Lecoq, Stoney, Soret, d'Arrest, Liveing 

und Dewar. — 402. Schuster, gegen harmonische Beziehungen. — 403. Berech- 
nung für Eisen. — 404. Schusters Hinweis auf Serien. — 405. Beobachtungen 
von Liveing und Dewar. — 406. Hartley, Entdeckung der constanten Schwin- 
gungsdifferenz. — 407. Nordenskiölds Gesetz. 

b) Linienserien. §408—451 503 

408. Balmers Gesetz. — 409. Wasserstoffserie. — 410. Cornus Serien in AI und Tl. 

— 411. V. A. Julius, Combinationsschwingungen. — 412. Arbeiten von Kayser 
und Runge. — 413. Rydbergs Arbeiten. — 414. Bedeutung der Schwingungs- 
zahl, Rednction aufs Vacuum. — 415. Formel von Kayser und Runge. — 416. 
Formel von Rydberg. — 417. Vergleichung der Formeln. — 418. Spectrum des 
Li. — 419. Spectrum des Na. — 420. Spectrum des K. — 421. Spectrum des Rb. 

— 422. Spectrum des Cs. — 423. Spectrum des Cu. — 424. Spectrum des Ag. — 
425. Spectrum des Au. — 426. Spectrum des Mg. — 427. Spectrum des Ca. — 
428. Spectrum des Sr. — 429. Spectrum des Ba. — 430. Spectrum des Zn. — 
431. Spectrum des Cd. — 432. Spectrum des Hg. — 483. Spectrum des B und Ga. 

— 434. Spectrum des AI. — 435. Spectrum des In. — 436. Spectrum des Tl. — 
437. Spectrum des Mn. — 438. Prüfung von Rydbergs Formel. — 439. Ableitung 
von Rydbergs Formel. — 440. Kritik derselben. — 441. Zusammenhang zwischen 
den Serien. — 442. Rydbergs secundäre Serien. Formelsystem. — 443. Spectrum 
des He. — 444. Spectrum des 0. — 445. Deutung des 0-Spectrums. — 446. Spec- 
trum von S und Se. — 447. Stoney. — 448. B almer. — 449. Rummel. — 
450. Ramage, Veränderung der Rydbergschen Gleichung. Thiele. — 451. Das 
vollständige H-Spectrum. 

c) Andere Art der Gesetzmässigkeit. §452 — 456 573 

452. Beobachtungen von Kayser und Runge für Sn, Pb, As, Sb, Bi. — 453. Ryd- 
berg über Cu und A. — 454. Kayser, Platingruppe. — 455. Snyder, Rhodium. 

— 456. Vorschläge für weitere Untersuchung. 

Vierter Abschnitt. Beziehungen zwischen Linienspectren. § 457 — 468 580 

457. Vorbemerkungen. — 458. Lecoq über Alealien und alcalische Erden. — 459. 
Lecoqs Berechnung für Ga. — 460. Homologien von Ciamician. — 461. Hart- 
ley. — 462. Am es. — 463. Grünwald. — 464. Beziehungen zwischen Valenz 



Inhaltsverzeichniss. XI 

Seite 
und Spectrnm. — 465. Atomgewicht und Lage des Spectrums. — 466. Atomgewicht 
und Schwingimgsdifferenz. — 467. Tabelle der Constanten der Serien. — 468. 
Sntherland. 

Fünfter AhschnitL Theoretische Untersuchungen. § 469—481 596 

469. Stoney , Störungen. — 470. Jalius, GombinationstÖne. — 471. Eövesligethy. 

— 472. Janmann. — 473. Larmor, Herschel. — 474. Jeans. — 475. Snther- 
land. — 476. Gornn, Fitzgerald. — 477. Schnster. — 478. Eoläcek. — 
479. Rayleigh. — 480. Riecke. — 481. Vergleich von Banden und Serien. 

Kapitel IX. Sohwingangen des Iiiohtes im magnetisohen Felde. § 482—537 . 611 

Erster Abschnitt. Eistorische Entwickhmg. § 482—494 . 613 

482. Versuche von Faraday. — 483. Tait. — 484. Beobachtungen von Plücker und 
anderen. — 485. Fievez. — 486. Zeeman und seine Erklärung für Paare und 
Triplets. — 487. Verschiedenartige Zerlegung. — 488. Theorie von Loren tz. — 
489. Beziehung der Zerlegung zu den Serien. — 490 — 491. Einfluss des Magnet- 
feldes auf Absorption. — 492. Versuche von Egoroff und Georgiewsky; Don- 
gier. — 493. Versuche von Righi, Macaluso und Corbino. — 494. Theorie 
von Voigt. 

Zweiter Abschnitt. Die üntersuchungsmethoden. § 495 — 503 626 

495. Feldstärke und auflösende Eraft. — 496. Principien für Bau des Electromagnets. 

— 497. Bedeutung der Beschaffenheit des Feldes. — 498. Messung der Feldstärke. — 
499. Lichtquellen. — 500. Spectralapparate. — 501, Untersuchung des Polarisations- 
zustandes. — 502. Beobachtung in Richtung der Eraftlinien. — 503. Methoden 
von Gornu. 

Dritter Abschnitt. Theorie der Erscheinungen. § 504 — 522 684 

504. Bewegung eines Electrons. — 505. Wirkung des Magnetfeldes. — 506. Ent- 
stehung des normalen Triplets. — 507. Gomplicirtere Erscheinungen nach der Theorie 
von Loren tz. Ueber gekuppelte Electronen. — 508. Ihre Beeinflussung durch das 
Magnetfeld. — 509. Eine Schwingungszahl weicht von den übrigen ab. -^510. 
Zwei Schwingungszahlen sind gleich. — 511. Drei Schwingungszahlen sind gleich. 

— 512. Allgemeiner Fall; r Schwingungszahlen sind gleich. — 513. Theorie von 
Voigt. Allgemeine Gleichungen. — 514. Strahlen parallel den Eraftlinien. — 
515. Einwirkung des Magnetfeldes. ~ 516. Quantitative Betrachtungen. — 517. 
Dispersion und Absorption. — 518. Versuche von Macaluso und Gorbino. — 
519. Strahlen senkrecht zu den Eraftlinien. — 520 — 521. Dispersion und Absorp- 
tion. — 522. Gomplicirtere Zerlegung. 

Vierter Abschnitt. Die spectralanalytischen Resultate. § 523 — 537 659 

523. Normale Triplets. — 524. Bandenspectra. — 525. Serienspectra. — 526. Zweite 
Nebenserie des Quecksilbers: dritte Linien der Triplets — 527 Zweite Linie der 
Triplets. — 528. Erste Linie der Triplets. — 529. Trennung der Gomponenten und 
Feldstärke. — 530. Erste Nebenserie des Quecksilbers. — 531. Zahlenangaben. — 

532. Analoge Verhältnisse bei verwandten Elementen und ihre Bedeutung. — 

533. Das Verhältniss — . — 534. Hauptserie des Natrium. — 535. Hauptserie des 

Cn und Ag und zweite Nebenserie von Gu, Ag, AI, Tl. — 536. Erste Nebenserie 
Ton Cu, Ag, AI, Tl. — 537. Linienpaare der Erdalcalien und andere Zerlegungs- 
typen. 



KAPITEL I. 



EMISSION UND ABSORPTION. 



Kay «er, Spectroscopie. II. 



ERSTER ABSCHNITT. 

Das Kirchhoffsche Gesetz. 

a) Aeltere Untersuchungen. 

1. Die Erscheinungen der Emission des Lichtes sind so nahe mit denen 
der Absorption verknüpft, dass wir damit beginnen wollen, das Gesetz dieses 
Zusammenhanges abzuleiten, wie das durch Kirchhoff geschehen ist. 

Schon lange vor Kirchhoff war ein solcher Zusammenhang zwischen 
Emission und Absorption bei der strahlenden Wärme beobachtet worden. Man 
nannte damals Emissionsvermögen das Verhältniss der gesammten Wärmemenge 
welche ein beliebiger Körper bei irgend einer Temperatur aussendet, zu der- 
jenigen, welche eine Russschicht bei derselben Temperatur aussendet. Wegen 
der ungenügenden Hülfsmittel zur Messung der strahlenden Wärme, Thermo- 
Säule oder gar Thermometer oder Diiferentialthennometer, konnte man, mit 
sehr wenigen Ausnahmen, nur die Gesammtemission der Körper messen, nicht 
aber die Emission für die verschiedenen Wellenlängen. 

Als nun solche Emissionsmessungen in der ersten Hälfte des neunzehnten 
Jahrhunderts sehr zahlreich durch Leslie, Melloni, Knoblauch, Provo- 
staye und Desains und manche Andere ausgeführt wurden, fanden sich 
sehr erhebliche Unterschiede in der Grösse der Emission; sie erwies sich ab- 
hängig von der Substanz, von deren Dicke, von der Beschaifenheit der Ober- 
fläche, — dasselbe Metall polirt und rauh strahlt sehr verschieden stark, — 
endlich von der Temperatur des Körpers. Alle diese Messungen sind sehr 
wenig zuverlässig, die meisten Methoden sind voller Fehlerquellen und die 
genaueren Bedingungen des Versuches, z. B. die Dicke der strahlenden Schicht, 
ist gewöhnlich nicht angegeben. Trotzdem genügten sie zu einer rohen 
Orientirung, z. B. so weit, dass man die Körper einigermaassen nach der 
Grösse ihrer Emission in eine Reihe ordnen konnte. 

Dieselben Beobachter bestimmten auch das Absorptionsvermögen der 
Körper, worunter man den reciproken Quotienten aus der auf einen Körper 
auffallenden und der von ihm zurückbehaltenen Wärmemenge versteht. Diese 
Messung wurde nach zwei verschiedenen Methoden gemacht, je nachdem man 
es mit diathermanen oder adiathermanen Körpern zu thun hatte: bei ersteren 
wurde einfach die Strahlung irgend einer Wärmequelle direct und nach Ein- 
schaltung einer Platte der absorbirenden Substanz gemessen und die Differenz 

1* 



4 Kapitel I. 

als absorbirte Menge betrachtet. Nur ein Theil der Beobachter berücksichtigt 
richtig, dass ein Theil des Verlustes im zweiten Fall auf die Rechnung der 
Reflexion zu setzen ist. Bei adiathermanen Körpern sagte man : von auffallen- 
den Strahlen wird ein Theil absorbirt, der Eest reflectirt. Wenn man also 
die reflectirte Menge misst und subtrahirt sie von der einfallenden, so hat 
man in der Differenz die absorbirte Menge. 

3. Auch diese Messungen reichten aus, um die Stoffe nach der Grösse 
ihres Absorptionsvermögens ordnen zu können, und da zeigte sich denn bald, 
dass die beiden so aufgestellten Reihen einander gleich seien, dass also die 
Körper, welche stark absorbiren, auch stark emittiren, und umgekehrt So 
weit die Zahlen werthe genau genug waren, konnte man aus ihnen ersehen, 
dass Emissionsvermögen und Absorptionsvermögen nicht nur proportional, son- 
dern gleich seien, und in dieser Form ist der Satz schon früh ausgesprochen 
worden. Besondere Versuche zeigten dies noch zuverlässiger: es sei hier nur 
die hübsche Methode von Ritchie^ erwähnt. Zwei luftdicht schliessende 
Kapseln sind durch eine Röhre verbunden, in der sich ein Flüssigkeitstropfen 
befindet, so dass das Ganze ein Differentialthermometer bildet. Genau in der 
Mitte zwischen ihnen ist eine Kapsel von gleichem Querschnitt aufgestellt, 
welche mit kochendem Wasser gefüllt ist. Die eine Seite der mittleren Kapsel 
ist mit Russ überzogen, die ihr zugekehrte Fläche der äusseren Kapsel mit 
irgend einer anderen Substanz, nehmen wir an mit Zinnober. Dann ist die 
zweite Seite der inneren Kapsel auch mit Zinnober tiberzogen, die ihr zuge- 
kehrte Fläche der zweiten äusseren Kapsel mit Russ. Bei solcher Anordnung 
verschiebt sich der Flüssigkeitstropfen nicht, d. h. die beiden Hälften des 
Differentialthermometers erwärmen sich gleich stark. Daraus ergiebt sich die 
Identität von Emissions- und Absorptionsvermögen: nennen wir die Wärme- 
menge, welche Zinnober aussendet, E, sein Absorptionsvermögen A, für den 
Russ aber die gleichen Grössen e und 1, so sendet auf der einen Seite die 
Russfläche e aus, wovon die Zinnoberfläche eA absorbirt. Auf der andern 
Seite sendet die Zinnoberfläche E aus, was vom Russ vollständig absorbirt 
wird. Da beide Hälften gleich stark erwärmt werden, ist also eA = E, oder 

E 

— ==A, d.h. das Emissionsvermögen ist gleich dem Absorptionsvermögen. 

3. Wie in dem historischen Kapitel (Bd. I, § 25) erwähnt wurde, war 
Melloni der erste, welcher fand, dass die Wärmestrahlen, welche von ver- 
schiedenen Körpern und bei verschiedener Temperatur ausgesandt werden, 
nicht nur quantitativ, sondern auch qualitativ verschieden seien. Die Wärme- 
strahlen unterschieden sich ebenso wie die Lichtstrahlen durch verschiedene 
Farbe oder Wellenlänge. Aber Messungen über die einzelnen Componenten 
der Gesammtstrahlung, Messungen über die spectral zerlegte Wärmestrahlung 



1) W. Rite hie, Experimental illustration of the equality between the radiating and ab- 
Borbing powers of the same surface. Roy. Instit. Joum. 2. p. 305—307 (1831); Pogg. Ann. 28. 
p. 378—379 (1833). — Denselben Versuch schlägt E. Dorn vor: Wiedem. Ann. 20. p. 331 (1885). 



Emission und Absorption. 5 

sind nicht in nennenswerther Weise ausgeführt worden. Einerseits fehlte es 
an Instrumenten^ welche empfindlich genug gewesen wären, andererseits hatte 
man im Wärmespectrum keine Merkmale für bestimmte Wellenlängen, wie sie 
die Fraunhoferschen Linien im sichtbaren Spectrum darboten. Die wenigen. 
Beobachtungen , die gemacht wurden, begnügten sich damit, im ultrarothen 
Spectrum verschiedene Regionen herauszugreifen, die von gleicher Breite waren. 
Da aber die Dispersionsgleichung für die betreflfenden Prismen nicht bekannt 
war, so sagten auch diese Angaben sehr wenig, und die Regionen enthielten 
ganz verschiedene Stücke des normalen Spectrums. 

Eine andere damals oft gebrauchte Methode, um verschiedene Qualitäten 
von Wärmestrahlen zu erhalten, war noch viel unbestimmter; sie bestand darin, 
dass man in den Gang der Strahlen diathermane Platten von Glas, Wasser u. s. w. 
brachte, die verschiedene aber ganz unbekannte Theile des Spectrums absor- 
birten. Es Hess sich dadurch allerdings feststellen, dass für so gesiebte Strahlen 
das Absorptionsvermögen der Körper ein anderes sei, und es liess sich zeigen, 
dass die Zusammensetzung der emittirten Wärme erheblich verändert werde 
mit der Temperatur der Wärmequelle, aber viel mehr liess sich nicht er- 
reichen. Namentlich gelang es nicht, den Beweis von der Gleichheit des 
Emissions- und Absorptionsvermögens auf die einzelnen Wellenlängen auszu- 
dehnen, und es ist auch kein ernstlicher Versuch in dieser Richtung aus der 
ersten Hälfte des Jahrhunderts zu verzeichnen. 

So finden wir als Resultat der zahllosen Arbeiten über Wärmestrahlung 
nur das Gesetz von der Gleichheit der Gesammtemission und der Gesammt- 
absorption für Wärme. 

4. Einen erheblichen Schritt weiter macht ÄngströmO» indem er zuerst 
dieses Gesetz nicht nur auf die Lichtstrahlen ausdehnt, sondern auch die Gleich- 
heit für jede einzelne Wellenlänge behauptet. Sein Versuch, diese Behauptung 
durch das Experiment zu bestätigen, ist allerdings als vollkommen gescheitert 
zu betrachten (siehe Bd. I, § 58). Nach ihm schien nicht einmal qualitativ 
die Emission mit der Absorption für eine bestimmte Wellenlänge etwas zu 
thnn zu haben. 

Sehr eigenthümlich und interessant sind die Ueberlegungen , durch 
welche An g ström zu seiner Behauptung geführt wird. Er sagt, er stütze 
sich auf eine von Euler eingeführte Vorstellung, dass jedes Molekel bestimmter 
Schw^ingungen fähig sei, und dass, wenn eine Aetherwelle mit der betreifenden 
Schwingungszahl das Molekel erreiche, dasselbe in Mitschwingen gerathe. „Da 
nun ein Köi*per nach dem Eul ersehen Grundsatz zuvörderst alle die Oscilla- 
tionsreihen absorbirt, welche er selbst annehmen kann, so folgt auch daraus, 
dass derselbe im glühenden Zustande gerade alle die Lichtarten aussenden 
muss, welche er in gewöhnlicher Temperatur absorbirt." 



1) A. J. Angström, Optische Untersuchungen. K. Svensk. Vetensk. Akad. Handl. 1852. 
Pogg. Ann. 94. p. 141—165 (1855), Phil. Mag. (4) 9. p. 327—342 (1855). 



6 Kapitel I. 

Mit diesen Worten hat aber Ängström aus der Eul er sehen Theorie 
etwas ganz anderes gemacht. E u 1 e r i) will die Oberflächenfarben der Körper 
erklären, und sagt, dieselben könnten entstehen entweder durch Reflexion des 
auffallenden Lichtes, — das sei aber ausgeschlossen, denn bei Reflexion sähen 
wir nicht den reflectirenden Körper, sondern ein Spiegelbild der Lichtquelle, — 
oder dadurch, dass die auffallenden Strahlen die Theilchen des Körpers an- 
regen, die nun selbst emittiren. „Particulae scilicet istae minimae similes sunt 
cordarum tensarum, quae ad certum tantum motum tremulum sunt dispositae, 
et quem recipiunt, etiamsi non impellantur, dummodo simili pulsuum motu in 
aere jam excitato, urgeantur. Quemadmodum ergo corda tensa a sono ei, quem 
ea edet, aequali vel consono concitatur, ita particulae illae minimae in super- 
ficie corporis opaci sitae, a radiis ejusdem vel similis indolis, contremiscere, 
pulsusque undique diflfundendos producere valebunt Radii itaque lucis, quo- 
niam omnis generis pulsus ratione frequentiae involvunt, omnes corporum par- 
ticulas ad motum ciebunt; etiamsi enim non eadem pulsuum frequentia in 
radiis insit, tamen dummodo fuerit duplo, triplove major vel minor, tremorem 
etsi debiliorem inducet." Die Farbe also, welche ein Körper zeige, hänge ab 
von der Spannung und elastischen Kraft der kleinsten Theilchen; ein Körper, 
dessen Theilchen alle Schwingungen ausfuhren können, erscheine weiss, einer 
der gar nicht schwingen kann, schwarz. 

Wie man aus diesen Worten sieht, ist bei Eul er von einer Absorption 
gar nicht die Rede, die Körper entnehmen zwar der ankommenden Welle 
Energie, aber sie geben sie in derselben Form wieder aus, als Licht von der- 
selben Wellenlänge; durch die Resonanz wird nicht die kinetische Energie 
der Lichtbewegung geschwächt, sondern nur ein Bündel, welches etwa als 
paralleles in bestimmter Richtung ankommt, in ein diffus nach allen Seiten 
zerstreutes verwandelt. Angström aber setzt voraus, die Theilchen absor- 
birten das Licht, verwandelten die aufgenommene Energie in Wärme. Damit 
aber verlässt er vollständig den Boden des akustischen Vergleiches, und es 
scheint mir recht zweifelhaft, ob die Anwendung des Resonanzprincipes über- 
haupt noch berechtigt ist. Die akustische Resonanz äusserst sich nie in Ver- 
nichtung der Energie einer bestimmten Wellenlänge, sondern im Gegentheil 
in Verstärkung derselben an bestimmter Stelle: ein über einen Resonator ge- 
gangener Wellencomplex wird zwar hinter dem Resonator den betreffenden 
Ton schwächer zeigen, dafür wird der Ton nach allen Seiten vom Resonator 
ausgesandt, und einen wirklichen Verlust an Schallenergie nimmt man nicht 
an. Ein sehr geringer Bruchtheil der Energie wird freilich durch Reibung 
an den Wänden, durch Zähigkeit, durch Steilheit der Saiten u. s. w. in Wärme 
verwandelt werden, aber die Reibung muss eben sehr klein bleiben, wenn der 
Körper in Mitschwingen gerathen soll. Resonanz und Absorption, d. h. Um- 



1) L. Euler, Nova theoria lucis et colorum. In: Opuscula varii argumenti, Berolini, 
apud Haude & Spener 1746, p. 169—244, siehe p. 236. 



Emission and Absorption. 7 

Wandlung der Energie in Wärme, schliessen sich also bis zu einem gewissen 
Grade aus. 

5r. Wenn man das Resonanzprincip nach Euler richtig verwenden wollte^ 
so müsste man erwarten, dass eine Natriumflamme, die von einem Bündel paral- 
lelen weissen Lichtes durchsetzt wird, in diesem Bündel zwar das Licht 
der D-Linien schwächt, nach allen Seiten aber dasselbe Licht stärker aus- 
strahlt, als sie es fftr sich allein thut. Es ist wirklich ein Versuch derart von 
W.A. Miller!) angestellt worden (Bd. I, p. 94); er findet keine seitliche Ver- 
stärkung, und sieht darin einen Beweis gegen die Eichtigkeit des Kirch- 
hoffschen Gesetzes. Das ist natürlich ganz unberechtigt, denn bei Kirch- 
hoff ist von Eesonanz gar keine Rede, es könnte höchstens die Eul ersehe 
Auffassung damit widerlegt sein. Miller giebt übrigens an der betreifenden 
Stelle seinen Oedankengang für den Versuch, dass nämlich die Absorption 
nur durch Resonanz zu erklären sei, nicht wieder, und dadurch ist der Ver- 
such bis vor Kurzem mir, und wahrscheinlich vielen anderen, ganz unverständ- 
lich geblieben. 

Die Resonanzhypothese ist noch sehr oft zur Erklärung der Absorption 
herangezogen worden. Besonders bekannt geworden ist eine Darstellung von 
Stokes^), die er an eine Uebersetzung des Kirchhoff sehen Satzes anschliesst, 
und die sich völlig mit der Euler sehen Auffassung deckt. Stokes sagt: 
„The remarkable phenomenon, that a body may be at the same time a source 
of light giving out rays of a definite refrangibility, and an absorbing medium 
extinguishing rays of that same refrangibility which traverse it, seems rea- 
dily to admit of a dynamical Illustration borrowed from sound. We know 
that a stretched string which on being Struck gives out a certain note (sup- 
pose its fundamental note) is capable of being thrown into the same State of 
Vibration by aerial vibrations corresponding to the same note. Suppose now 
a portion of space to contain a great number of such stretched strings, for- 
ming thüs the analogue of a medium. It is evident that such a medium on 
being agitated would give out the note above mentioned, while on the other 
band, if that note were sounded in air at a distance, the incident vibrations 
would themselves be gradually extinguished , since otherwise there would be 
a creation of vis viva. The optical application of this Illustration is too 
obvious to need comment." 

6. Der erste, welcher einen ernsthaften Versuch macht, eine Beziehung 
zwischen Emission und Absorption für jede Wellenlänge zu ermitteln, ist 
Balfour Stewart 3), zunächst allerdings nur für Wärme. (Vgl. Bd. I, §72.) 



1) W.A. Miller, On Photographie spectra of the electric light. Rep. Brit. Ass. 1861. 
Not ÄAbstr.p, 87-88. 

2) G.O. Stokes, On the simaltaneous emission and absgrption of rays of the same de- 
finite refrangibility. Phil. Mag. (4) 10. p. 193—197 (186Ö). 

3) B. Stewart, An acconnt of some experiments on radiant heat, involving an exten- 
rion of Prevost's theory of exchanges. (Gelesen März 1858) Edinb. Trans. 22. p. 1—20(1861). 
Ein kurzer Auszog aus der Arbeit erschien : Rep. Brit. Ass. 1858, Not & Abstr. p. 23 — 24. 



8 Kapitel I. 

Gestützt auf die Prevostsche Vorstellung des beweglichen Gleichgewichts 
weiss er an der Hand einiger höchst einfacher Messungen die Gleichheit von 
Emission und Absorption für jede Art der Wärmestrahlung plausibel zu machen. 
Die Versuche sind folgende: 1. Mit der Thermosäule wird die Emission von 
Russ, Glas, Alaun, Selenit, Glimmer und Steinsalz bei 100^' verglichen. Die 
ersten drei Körper strahlten fast so stark wie Russ, dicker Glimmer 92 ^/o, 
dünner 81 ^/o, Steinsalz 15^Vo. — 2. Es werden verschieden dicke Schichten in 
Bezug auf die Quantität der Strahlung verglichen: dickes und dünnes Glas 
strahlt gleich viel; bei Glimmer verhalten sich die Mengen wie 100 zu 89, bei 
Steinsalz wie 100 zu 81 zu 64, wenn man zu immer dünneren Platten geht. — 
3. Es wird nun die Emission der Platten mit der von Russ verglichen in Be- 
zug auf die Qualität der Strahlung, wobei die Qualität geprüft wird durch 
die Fähigkeit der Strahlen durch Platten aus demselben StoflF hindurch zu 
gehen. Es zeigt sich, dass die Strahlen von Russ durch alle Platten stärker 
hindurch gehen, als die Strahlen, welche von der gleichen Substanz ausgehen; 
am auffallendsten ist der Unterschied für Steinsalz, welches für Strahlen von 
Steinsalz weit undurchlässiger ist, als für andere Strahlen. — 4. Endlich wird 
die Strahlung verschieden dicker Schichten in Bezug auf die Qualität ver- 
glichen, wieder durch die Fähigkeit eine Platte aus der gleichen Substanz zu 
durchdringen: Wärme von dickeren Platten geht stets leichter durch eine 
Platte gleicher Art, als Wärme von einer dünnen Platte. 

Aus den Versuchen schliesst Stewart zuerst, dass die Strahlung nicht 
nur von der Oberfläche komme, wie man allgemein') angenommen habe, son- 
dern auch aus dem Innern. Denn denke man sich zwischen zwei unendlichen 
parallelen Russschichten einmal eine dünne, dann eine dicke Platte aus Stein- 
salz, alles von gleicher Temperatur, so kann sich die Temperatur nicht ändern. 
Da die dicke Platte mehr absorbirt, als die dünne, muss sie auch mehr emittiren, 
und da die Oberflächen gleich sind, muss der Ueberschuss aus dem Innern 
kommen. Bei Glas und ähnlichen Substanzen, wo die Strahlung mit der Dicke 
nicht zunimmt, gilt das nicht. Aber das liege daran, dass bei diesen Körpern 
das von innen Ausgestrahlte absorbirt werde auf seinem Wege zur Oberfläche, 
und daher nichts von der inneren Strahlung austrete. Es sei aber wahrschein- 
lich, dass jedes Theilchen des Inneren genau in gleicher Weise nach allen 
Seiten strahle. Das wird bestätigt durch die Beobachtung, dass zwei Glas- 
platten in Berührung grade soviel strahlen, wie eine doppelt so dicke Platte. 
Auch eine Berechnung der mit Steinsalz ausgeführten Versuche ergiebt, dass 
sich die Strahlung einer dicken Platte darstellen lässt als die Summe der 
Strahlungen dünnerer, wenn man die Absorption der hinteren Platten in den 
vorderen berücksichtigt. Nun haben seine Versuche gezeigt, dass jeder Körper 

1) Das ist ein Irrthum von Stewart; die Strahlung* aus dem Innern war in früheren 
Arbeiten mehrfach berücksichtigt worden, namentlich durch Fourier, Poissou und Andere. 
Siehe z.B. Fourier, Mem. de l'acad. des sc. de l'lnstitut 5. p. 179 (ISll); Poisson, Ann. 
chim. et phys. (2) 26. p. 236 281 (1824). 



Emission and Absorption. 9 

Strahlen, die von einer dünnen Schicht derselben Substanz ausgesandt werden, 
stärker absorbirt, als alle andern Strahlen. Wenn man annehme, dass Wärme 
von irgend einer Temperatur aus heterogenen Strahlen bestehe, so könne man 
folgern, dass die Absorption einer Platte ihrer Ausstrahlung gleich sei und 
zwar für jede Art von Strahlen. 

7. Es ist ohne Weiteres klar, dass dieser Schluss kein Beweis ist; ge- 
zeigt ist nur, dass Steinsalz mehr Steinsalz-Strahlen, also mehr Strahlen, 
welche es selbst aussendet, absorbirt, als andere Strahlen, aber es ist nicht 
der geringste Nachweis erbracht, dass Emission und Absorption för diese 
Strahlen der Grösse nach gleich ist, ganz abgesehen davon, dass diese Strahlen 
auch noch einen ganz unbekannten Complex bilden, der noch einen beliebig 
grossen Theil des Spectrums umfassen könnte. Bei einem experimentellen Be- 
weise, wie ihn Stewart hier versucht, hätte gezeigt werden müssen, dass 
z.B. Steinsalz alle die Wellenlängen emittirt, die es absorbirt, und keine 
anderen; ein solcher Beweis war aber mit nicht spectral zerlegtem Licht 
natürlicli unmöglich. 

Stewart sagt denn auch, er wolle einen strengeren Beweis geben: „Let 
(Fig. 1) AB, BC be two contiguous, equal and similar plates ^ 

in the interior of a substance of indefinite extent, kept at a 
uniform temperature. The accumulated radiation from the in- 
terior impinges on the upper surface of the upper plate ; let us 



take that portion of it which falls upon the particles A, in the ^ 

direction DA. This ray, in passing from A to B will have been , 

partly absorbed by the substance between A and B; but the 
radiation of the upper plate being equal to its absorption (since 
its temperature remains the same), the ray will have been just as much 
recruited by the united radiation of the particles between A and B, as it 
was diminished in intensity by their absorption. It will therefore reach B 
with the same intensity as it had at A. But the quality of the ray 
at B will also be the same as its quality at A. For if it were difife- 
rent, then either a greater or less proportion would be absorbed in its pas- 
j>age from B to C, than was absorbed of the equally intense ray at A, in 
its passage between A and B. The amount of heat absorbed by the par- 
ticles between B and C would therefore be diflferent from that absorbed by 
the particles between A and B . . . But this cannot be : for on the hypothesis 
of an equal and independent radiation of each particle, the radiation of the 
particles between B and C is equal to that of the particles between A and B, 
and their absorption equals their radiation. Hence the radiation impinging 
on B, in the direction of DB, must be equal in quality as well as quantity 
to that impinging upon A; and consequently, the radiation of the particles 
between A and B must be equal to their absorption, as regards quality as 
well as quantity; that is, this equality between the radiation and absorption 
must hold for every individual description of heat." 



10 Kapitel I. 

Damit ist nach meiner Meinung auch kein strenger Beweis gegeben, wenn 
auch der Ideengang sehr schön, und wie wir heute, nach dem Kirchhoff- 
schen Beweise, wissen, richtig ist. Aber ich kann nicht erkennen, dass damals 
noth wendig aus dem Gleichbleiben der Temperatur folgte, dass jede Schicht 
von jeder Wellenlänge die gleiche Quantität absorbirt. Nach den damals 
herrschenden Anschauungen hätte man, wie mir scheint, ebenso gut denken 
können, dass ein Wärmestrom von Schicht zu Schicht seiner Qualität nach ge- 
ändert werden kann, trotzdem er der Quantität nach unverändert bleibt 
Mussten nicht Stewarts eigene Resultate, dass Wärme von einer dicken 
Platte anders absorbirt werde, als die von einer dünnen, diese Auffassung 
stützen? 

Also auch diese Betrachtung ist der vorigen nicht erheblich überlegen i); 
nur einen wesentlichen Vorzug hat sie voraus, nämlich, dass sich hier Emis- 
sion und Absorption auf dieselbe Temperatur beziehen. Davon erwähnt aber 
Stewart nichts, wie er denn überhaupt auf die Bedeutung dieser Gleichheit 
vor Kirchhoffs VeröflFentlichung nicht aufmerksam geworden ist. 

8. Stewart will seine Hypothese, dass jedes Theilchen im Innern ganz 
unabhängig nach allen Seiten strahle, noch weiter prüfen, indem er unter- 
suchen will, ob in einem beliebig gestalteten Räume, dessen Wände aus be- 
liebigen Substanzen bestehen, welche die Strahlen theils emittiren, theils brechen 
und reflectiren, Temperaturgleichgewicht bestehen kann unter der Annahme, 
dass jedes Theilchen soviel emittirt, als es absorbirt. In Wahrheit führt er 
aber die Rechnung nur für eine sehr specielle Conflguration des Raumes durch, 
indem er annimmt, ein durch eine Ebene begrenzter, sonst unbegrenzter Körper 
stehe einer parallelen berussten Fläche gegenüber. Er berechnet nun unter 
Annahme des Lambert sehen Gesetzes, —dass die Intensität der von einer 
Fläche schräg emittirten Strahlen proportional dem Cosinus des Winkels zwi- 
schen Strahlen und Loth auf der Fläche seien, — und der gewöhnlichen Ge- 
setze der Reflexion und Brechung die von dem Körper emittirte und absorbirte 
Wärmemenge, wobei natürlich die Strahlung aus dem Innern berücksichtigt 
wird. Indem er dann diese beiden Mengen gleich setzt, erhält er als Bedingung 
für das Bestehen des Gleichgewichtes, dass, wenn wir mit R die Strahlung 
des schwarzen Körpers, mit R, die des anderen Körpers und mit /u dessen 
Brechungsexponent bezeichnen, sein müsse: 

R, = ^«R. 
Stewart sagt, dies Resultat enthalte keinen Widerspruch gegen bekannte 
Thatsachen, und will das als einen Beweis für die Richtigkeit der Hypothese 
der Gleichheit von Emission und Absorption auffassen, während es offenbar 
nur die Möglichkeit der Hypothese erweist. 

In der Abhandlung steht allerdings nicht das Quadrat des Brechungs- 



1) Lord Rayleigh ist über den VTerth des Beweises anderer Ansicht: Siehe Phil. 
Maß:. (6) 1. p. 98—100 (1901). 



Emission und Absorption. 11 

exponenten, sondern die erste Potenz; das ist aber ein leicht verständliches 
Versehen: Stewart hat die durch Brechung bei Austritt aus dem Körper 
bedingte Aenderung der Oefifnung eines Strahlenkegels für seine Zeichnung, 
d. h. für einen Querschnitt, berechnet, und nicht beachtet, dass in der Kichtung 
senkrecht dazu die gleiche Aenderung eintritt, wodurch eben das Quadrat des 
Brechungsexponenten erscheint. Stewart berichtigt den Fehler aber erst 
1861 0, nachdem in Kirchhoffs Abhandlung das richtige Resultat ange- 
geben war. 

Dass dieses nur für einen ganz speciellen Fall abgeleitete Gesetz nicht 
ohne Weiteres für alle Fälle als richtig anzusehen ist, hebt Kirchhoft^) 
hervor, und auch Stewart selbst sagt, die Verallgemeinerung sei „highly 
probable, if not rigidly demonstrated". Ich möchte noch bemerken, dass die 
Beweiskräftigkeit auch dadurch beschränkt ist, dass das L amber tsche Gesetz 
nicht für alle Körper gilt und ebenso wenig die gewöhnlichen Gesetze der 
Brechung und Reflexion sich auf Metalle anwenden lassen. 

9. Wenn man somit Kirch hoff zustimmen muss, dass trotz der Be- 
trachtungen Stewarts sein Satz nur eine Hypothese mit einiger Wahrschein- 
üchkeit bleibe, so muss man doch gebührend würdigen, wie viel Stewart 
aus den Resultaten seiner Versuche herauszulesen im Stande gewesen ist, und 
es kann kein Zweifel bestehen, dass er der erste war, der den Satz vollkommen 
klar auch in seinen Consequenzen erkannt hat. Besonders interessant scheint 
mir in dieser Beziehung folgender Ausspruch: ^Let us suppose we have an 
inclosure whose walls are of any shape, or any variety of substances (all of 
a uniform temperature), the normal or statical condition will be, that the heat, 
radiated and reflected together, which leaves any portion of the surface, shall 
be equal to the radiated heat which would have left that same portion of the 
surface, if it had been composed of lampblack." Stewart spricht hier ganz 
klar das Princip aus, nach dem ein Körper zu construiren ist, der die Strah- 
lung eines schwarzen Körpers giebt, wie das auch kurz darauf Kirchhoff 
thut; aber beide Stellen sind der allgemeinen Aufmerksamkeit lange entgangen, 
sehr zum Schaden des Fortschrittes. 

Am Schluss stellt Stewart seine Resultate in den Worten zusammen; 
pThat the absorption of a particle is equal to its radiation, and that for every 
description of heat. 2. That the flow of heat from the interior upon the sur- 
face of a substance of indefinite thickness is proportional caeteris paribus to 
its index of refraction, and that for every description of heat. — It will how- 
ever be born in mind, that the former of these laws has been verified 
by experiment, while the latter is only deduced from a theoretical investi- 
gation." 



1) B. Stewart, On the theory of excbanges, and its recent extension. Rep. Brit. Ass. 
IWI p. 97—108. Siehe auch Phil. Mag. (4) 26. p. 354—360 (1863). 

2) G. Eirchhoff; Zur (beschichte der Spectralanalyse und der Analyse der Sonnen- 
atmosphftre. Pogg. Au. 118. p. 94—111 (1863). 



12 Kapitel T. 

10. In einer Arbeit aus dem folgenden Jahre beschäftigt sich Stewart i) 
weiter mit der Emission und Absorption von Steinsalz. Ich will hier nur zwei 
Resultate anführen, dass nämlich Steinsalz von lOOo längere Wellenlängen 
emittire, als Russ von derselben Temperatur, und dass das Strahlungsgesetz 
von Du long und Petit nicht die Strahlung eines materiellen Theilchens 
darstelle. 

Im Jahre 1S60 endlich macht Stewart 2) den wichtigen Schritt, dass 
er seine Schlüsse auch auf das Licht anwendet, indem er, wenn auch etwas 
zaghaft, Licht- und Wärmestrahlung als identisch ansieht. Er führt einige 
Versuche zur Bestätigung an: wenn man gefärbtes, also mehr absorbirendes 
Glas neben durchsichtigem erhitze, so sehe man sehr deutlich, dass ersteres 
stärker leuchte ; wenn man ein Porcellanstück, auf welchem ein farbiges Muster 
eingebrannt ist, erhitze, so strahle das Muster stärker als der Grund 3). Wenn 
man zu unendlich dicken Schichten übergehe, so seien ihnen die undurchsich- 
tigen Körper, die Metalle, gleich zu setzen^). Schon Melloni habe gefunden, 
dass die Metalle, welche Wärme gut reflectiren, also wenig absorbiren, auch 
wenig emittiren. Dasselbe gelte für Licht: so strahle geschmolzenes Zinn viel 
weniger, als die sich darauf bildende Oxydkruste. Daraus folge auch, dass 
undurchsichtige Körper bei gleicher Temperatur dasselbe Licht aussenden, also 
gleichzeitig roth, gelb und weiss erscheinen müssten. Zum Schluss fügt er 
daher zu dem früheren Gesetz über Gleichheit der Emission und Absorption 
noch folgendes hinzu: „Those opaque bodies which reflect most, radiate least. 
Opaque bodies generally give out the same kind of rays at the same tempe- 
rature." 

In einer Nachschrift erwähnt er die inzwischen erschienene Abhandlung 
von Kirchhoff und bemerkt nun erst: in fact, the law, „the absorption of 
a particle is equal to its radiation, and that for every kind of light," only 
applies to the case, where the temperature of the particle is equal to that of 
the source of the light which passes through the particle." •>) 



1) B. Stewart, Researches on radiaut heat. (Gelesen April 1859.) Edinb. Trans. 22. 
p. 59—73 (1861). 

2) B. Stewart, Ou the lig:ht radiated by heated bodies. Proc. Roy. Soc. 10. p. 385— 
393 (1860). 

3) Dieselben Versuche waren übrigens schon viel früher von Th. Wedgwood angestellt 
worden: Experiments and observations on the production of light froni diiferent bodies, by 
heat and by attrition. Phil. Trans. 1792, 1 p. 28—47, 270—282. 

4) Dieser Schluss ist nicht richtig. Vgl. § 45. 

5) Es sind von Stewart noch folgende hierher gehörige Veröffentlichungen zu nennen: 
On the radiative powers of bodies with regard to the dark or heat-produciug rays of the spec- 
trum. Phil. Mag. (4) 3L p. 169—173 (1860). On internal radiation in uniaxal crystals. Proc. 
Roy. Soc. IL p. 193—197 (1861). Reply to some remarks by G. Kirchhoff in bis paper: „On 
the history of spectrum analysis." Phil. Mag. (4) 25. p. 354—360 (1863). Researches on ra- 
diant heat. Edinb. Proc. 4, p. 203—204 (1861). Radiant light and heat. Nat. 32. p. 322—327. 
394—399 (18S5). 



Emission und Absorption. 13 

b. Kirchhoffs Gesetz. 

11. Kirch ho ff hat im December 1859 zuerst einen Beweis') seines 
Satzes gegeben, der für jede einzelne Wellenlänge gilt. Bei dem sehr kurzen 
Beweise wird eine Platte aus schwarzer Substanz einer Platte aus einer Sub- 
stanz gegenübergestellt, welche nur Strahlen von einer Wellenlänge aussendet, 
und berechnet, wie viel die Platte ausstrahlt und absorbirt. Aus der Annahme, 
dass die Temperatur sich nicht ändern kann, ergiebt sich dann der Satz. Das 
Emissionsvermögen ist aber hier nicht mehr, wie es bis dahin üblich gewesen 
war, als das Verhältniss der von einem beliebigen Körper ausgestrahlten Wärme- 
menge zu der von einem schwarzen Körper ausgestrahlten definirt, sondern 
als die von dem Körper ausgestrahlte, und daher verwaYidelt sich der Aus- 
spruch, dass das Emissionsvermögen gleich dem Absorptionsvermögen sei, in 
das Gesetz, dass das Emissionsvermögen proportional dem Absorptionsvermögen 
sei und der Proportionalitätsfactor für alle Körper derselbe, nämlich das 
Emissionsvermögen des schwarzen Körpers. 

Schon im Januar 1860 ersetzt Kirchhoff den ersten Beweis durch 
einen andern 2), wesentlich allgemeineren, bei welchem sich das Gesetz nicht 
nur auf jede Wellenlänge, sondern auch auf jede Schwingungscomponente der 
Strahlen bezieht. Um die einzelnen Wellenlängen zu isoliren, nimmt er nicht 
mehr die Möglichkeit einer Substanz an, welche ausschliesslich eine Wellen- 
länge emittire, sondern benutzt dazu die Farben dünner Blättchen. Derselbe 
Beweis, aber mit etwas schärferer Hervorhebung der Annahmen und Defi- 
nitionen, findet sich endlich^) in der Abhandlung: Untersuchungen über das 
Sonnenspectrum und die Spectren der chemischen Elemente. Da Kirchhoff 
ihn in dieser Redaction in seine gesammelten Abhandlungen aufgenommen hat, 
will ich auch dieser letzten Darstellung folgen, theilweise wörtlich, theilweise 
in etwas gekürzter Form. 

12. § 1. Annahmen. 

„Die Wärmestrahlen sind ihrer Natur nach den Lichtstrahlen gleich; 
diese bilden eine specielle Classe jener. Die nicht sichtbaren Wärmestrahlen 
unterscheiden sich von den Lichtstrahlen nur durch den Werth der Schwingungs- 
dauer oder Wellenlänge. 

Alle Wärmestrahlen gehorchen bei ihrer Fortpflanzung denselben Ge- 
4Hlb, die für die Lichtstrahlen erkannt worden sind. 



1) G. Eirchhoffi Ueber den Zusammenhang zwischen Emission und Absorption von 
Luft und Wärme, Berl. Ber. 1859 p. 783—787. 

2) G. Eirchhoff, Ueber das Verhältniss zwischen dem Emissionsvermögen und dem 
Absorptionsvermögen der Eörper für Wärme und Licht. Pogg. Ann. 109. p. 275—301 (1860). 

3) G. E Ire h hoff, Untersuchungen über das Sonnenspectrum und die Spectren der 
chemischen Elemente, Abh. Berl. Akad. 1861 p. 63—95; auch Berlin bei Dümmler, 1862j femer 
in Ostwalds Elasstker der exacten Wissenschaften Nr. 100, Leipzig bei Engelmann 1898, 
herausgegeben durch E. Planck. 



14 Kapitel L 

Ein leuchtender Körper, der in einem leeren Raum sich befindet, sendet 
Lichtstrahlen aus, die unabhängig von den Körpern sind, aufweiche sie fallen; 
entsprechend sind alle Wärmestrahlen, welche ein Körper aussendet, unab- 
hängig von den Körpern, die die Umgebung jenes bilden. 

Von den Wärmestrahlen, die dem Körper von seiner Umgebung zuge- 
schickt werden, wird ein Theil absorbirt, der andere in Richtungen, die durch 
Reflexion und Brechung geändert sind, wieder fortgesandt. Die von ihm ge- 
brochenen und reflectirten Strahlen bestehen neben den von ihm ausgesendeten, 
ohne dass eine gegenseitige Störung stattfindet. 

Durch die Wärmestrahlen, welche ein Körper aussendet, wird der Regel 
nach die Wärmemenge, die er enthält, einen Verlust erleiden, der der leben- 
digen Kraft jener Strahlen äquivalent ist, und durch die Wärmestrahlen, die 
er absorbirt, einen Gewinn, der äquivalent ist der lebendigen Kraft der ab- 
sorbirten Strahlen. In gewissen Fällen kann aber eine Ausnahme von dieser 
Regel stattfinden, indem die Absorption und die Ausstrahlung andere Verände- 
rungen des Körpers bewirkt, wie z. B. bei Körpern, die vom Lichte chemisch 
verändert werden, und Lichtsaugern, die durch die Ausstrahlung des Lichtes, 
welches sie aufgenommen haben, die Eigenschaft zu leuchten verlieren. Solche 
Fälle sollen ausgeschlossen werden durch die Annahme, dass der Körper die 
Eigenschaft besitzt, weder durch die Strahlen, die er aussendet oder 
absorbirt, noch durch andere Einflüsse, denen er ausgesetzt ist, 
irgend eine Veränderung zu erleiden, wenn seine Temperatur 
durch Zuführung oder Entziehung von Wärme constant erhalten 
wird. Unter dieser Bedingung ist nach dem Satze von der Aequivalenz von 
W^ärme und Arbeit die Wärmemenge, welche dem Körper in einer gewissen 
Zeit zugeführt werden muss, um die Abkühlung zu verhindern, die in Folge 
seiner Strahlung eintreten würde, äquivalent der lebendigen Kraft der aus- 
gesendeten Strahlen, und die Wärmemenge, welche ihm entzogen werden muss, 
um die Erwärmung durch Absorption von Wärmestrahlen aufzuheben, äquivalent 
der lebendigen Kraft der absorbirten Strahlen. 

Ein Körper, welcher dieser Bedingung genügt, sei in eine Hülle einge- 
geschlossen, die dieselbe Temperatur wie er hat, durch die keine Wärmestrahlen 
hindurchgehen können, deren Temperatur constant erhalten wird, und die der- 
selben Bedingung genügt. Der Körper sendet Wärmostrahlen aus und wird 
getroflen von solchen, die theils von der Hülle ausgegangen, theils durc])||||r 
flexion von dieser zu ihm zurückgeworfen sind ; er absorbirt einen Theil dieser. 
Seine Temperatur muss dabei dieselbe bleiben, ohne dass ihm Wärme entzogen 
oder mitgetheilt wird, wie aus dem Principe folgt, aus dem der Carnotsche 
Satz sich ergiebt. Es muss deshalb die lebendige Kraft der Strahlen, die er 
in gewisser Zeit aussendet, gleich der lebendigen Kraft der Strahlen sein, die 
er in derselben Zeit absorbirt. 

Der zu fuhrende Beweis, der auf diesen Schluss sich stützt, erfordert die 
genaue Untersuchung der Strahlen, die zwischen dem Körper und der Hülle 



Emission nnd Absorption. 15 

hin- und hergehen ; diese Untersuchung wird wesentlich erleichtert, wenn man 
sich die Hülle, ganz oder zum grössten Theile, aus Körpern gebildet denkt, 
die bei unendlich kleiner Dicke alle Strahlen, die auf sie fallen, vollständig 
absorbiren. 

Ich will solche Körper vollkommen schwarze, oder kürzer schwarze 
nemien. Ein schwarzer Körper, in diesem Sinne des Wortes, muss dasselbe 
Brechungsverhältniss haben, wie das Mittel, in dem die Strahlung erfolgt; 
dann tritt an seiner Oberfläche keine Reflexion ein, und alle auffallenden 
Strahlen können vollständig absorbirt werden. Dichter Joddampf in Berührung 
mit atmosphärischer Luft, oder Pech in Berührung mit Glas können nahezu 
als schwarze Körper betrachtet werden, nicht aber Joddampf in Berührung 
mit Glas oder Pech in Berührung mit Luft. Es soll hier zunächst die Strah- 
lung im leeren Eaume untersucht werden; die schwarzen Körper, von welchen 
die Rede sein wird, müssen daher ein Brechungsverhältniss haben, welches nur 
unendlich wenig von 1 verschieden ist. 

Die Annahme, dass solche schwarze Körper denkbar sind, bildet ein 
wesentliches Hülfsmittel bei dem Beweise, der hier geführt werden soll. Ferner 
wird angenommen werden, dass vollkommen diathermane Körper denk- 
bar sind, also solche, die von auffallenden Wärmestrahlen — welcher Natur 
diese auch sein mögen — Nichts absorbiren, und endlich, dass ein voll- 
kommener Spiegel denkbar ist, d. h. ein Körper, welcher alle W^ärme- 
strahlen vollständig reflectirt. Ein vollkommener Spiegel, sowie jeder voll- 
kommen diathermane Körper kann selbst keine Strahlen aussenden ; denn thäte 
er es, so würde er (in eine Hülle von gleicher Temperatur eingeschlossen) diese 
Hülle mehr und mehr erwärmen und sich selbst mehr und mehr abkühlen. 

§ 2. Definitionen. 

Vor einem Körper C, Fig. 2, denke man sich zwei Schirme Si und S2 
aufgestellt, in welchen die beiden Oeflfnungen 1 und 2 sich befinden, deren 

Dimensionen unendlich klein gegen ihre Entfernung „ 

sind, und von denen eine jede einen Mittelpunkt hat. 
Durch die Oeffnungen tritt ein Bündel der Strahlen, 

die der Körper C aussendet. Von diesem Strahlen- 

bundel betrachte man den Theil, dessen Wellen- ' 
längen zwischen K und A + dA liegen, und zerlege (^ 

denselben in zwei polarisirte Componenten , deren Fig. 2. 

Polarisationsebenen die auf einander rechtwinkligen, durch die Axe des Strahlen- 
bündels gehenden Ebenen a und b sind. Edil sei die Intensität der nach a 
polarisirten Componente oder, was dasselbe ist, der Zuwachs, den die lebendige 
Kraft des Aethers oberhalb des Schirmes Sj durch diese Componente in der 
Zeiteinheit erfahrt. Die Grösse E heisse das Emissionsvermögen des 
Körpers C. 

Auf den Körper C falle umgekehrt durch die Oeffnungen 2 und 1 ein 
Strahlenbündel von der Wellenlänge l, das nach der Ebene a polarisirt ist; 



16 Kapitel I. 

von diesem absorbirt der Körper einen Theil, während er das Uebrigö re- 
flectirt oder durchlässt; das Verhältniss der Intensität der absorbirten Strahlen 
zu der der auffallenden sei A und heisse das Absorptionsvermögen des 
Körpers C. 

Die Grössen E und A hängen von der Natur und dem Zustande des 
Körpers C ab, ausserdem auch von der Lage und Gestalt der Oefifhungen 1 und 2, 
von der Wellenlänge X und der Richtung der Ebene a. 

§ 3. Bei diesen Festsetzungen gilt der Satz : 

Das Verhältniss zwischen dem Emissionsvermögen und dem 
Absorptionsvermögen ist für alle Körper bei derselben Tempe- 
ratur dasselbe." 

Wir wollen im Weiteren Kirchhoff nicht mehr wörtlich folgen. Er 
liefert den Beweis seines Satzes schrittweise, indem er zuerst nur schwarze 
Körper betrachtet; für solche ist A= 1, der Satz ändert sich also dahin, dass 
für alle schwarzen Körper, für welche das Emissionsvermögen e genannt werde, 
e identisch ist. Das \^ird zuerst für die Gesammtstrahlung, dann für die ein- 
zelnen Wellenlängen bewiesen. 

§4. 

Wir denken uns den schwarzen Körper C in einer geschlossenen schwarzen 
Hülle, von der S , mit der Oeffnung 1 einen Theil bilde. S2 sei mit der Hülle 

auch durch schwarze Wände verbunden, wie es Fig. 3 
andeutet. Das ganze System hat die gleiche Temperatur 
und wird von aussen auf constanter Temperatur erhalten. 
Die Oeffnung 2 sei durch eine schwarze Fläche 2 ver- 
schlossen. Nach § 1 muss dann die Intensität der Strahlen, 
die C aussendet, gleich sein der Summe der Intensitäten 
der Strahlen, die C von der Umgebung erhält und absor- 
birt. Nun denke man sich 2 ersetzt durch einen voUkom- 
Flg. 3. menen Hohlspiegel, der seinen Mittelpunkt in der Mitte 

von 1 hat. Dadurch kann das Temperaturgleichgewicht nicht gestört sein, der 
Körper C muss also auch jetzt noch so viel Strahlung empfangen, wie vorher. 
Durch Entfernung der strahlenden Fläche 2 sind aber die von 2 durch 1 zu C 
gelangenden Strahlen fortgefallen und ersetzt durch die vom Hohlspiegel reflec- 
tirten; das sind aber nach der Gestalt und Orientirung des Spiegels gerade die 
Strahlen, die C selbst durch 1 nach 2 sendete. Folglich sind die Strahlen, die C 
durch 1 nach 2 sendet, an Intensität gleich den Strahlen, die 2 durch 1 nach 
C sendet, und da letztere von der Gestalt und Beschaffenheit des schwarzen 
Körpers unabhängig sind, sind es auch erstere. 

Damit ist der Beweis für die Gesammtstrahlung gegeben, aber aus der 
Gleichheit der ganzen Strahlung lässt sich nicht auf die der einzelnen Wellen- 
längen und Polarisationsrichtungen schliessen. Kirch hoff sagt: „Die nöthige 
Ergänzung des Beweises wäre leicht gegeben, wenn eine Platte als möglich 
angenommen werden könnte, die die Eigenschaft besässe, Strahlen, deren 




Emission und Absorption. 17 

Wellenlängen zwischen l und A + d/ liegen und deren Polarisationsebene 
parallel der Ebene a ist ungeschwächt hindurchzulassen, Strahlen von anderer 
Wellenlänge oder entgegengesetzter Polarisationsrichtung aber vollständig zu 
reflectiren. Dächte man die in Fig. 3 dargestellte Anordnung sich durch An- 
bringung einer solchen Platte vor der Oeifnung 1 modilicirt, so gelangte man 
durch die in Bezug auf diese Figur angestellte Betrachtung unmittelbar zu 
dem zu beweisenden Satze. Die Annahme, dass eine solche Platte möglich sei, 
ist aber durch nichts gerechtfertigt." i) 

Der Beweis, dass auch für die einzelnen Wellenlängen das Gesetz gilt, 
gelingt Kirchhoff durch Einführung einer vollkommen diathermanen Platte 
in den Strahlengang, die so dünn ist, dass sie die Farben dünner Blättchen 
zeigt. Von Strahlen, welche in derselben Richtung auffallen, wird je nach der 
Wellenlänge nnd Polarisationsrichtung von einer solchen Platte verschieden 
viel durchgelassen und reflectirt. Indem Kirch ho ff nur die Reflexion ander 
Platt« benutzt, und sie unter den Polarisationswinkel gestellt denkt, so dass 
die Strahlen vollkommen in einer Ebene polarisirt sind, gewinnt er den Vor- 
theil, dass nur die in der Reflexionsebene polarisirten Strahlen zu berück- 
sichtigen sind. 

§5. 

Es sei also, wie es Fig. 4 andeutet, eine solche 
Platte P unter dem Polarisationswinkel g^z^'Si die Strahlen, 
welche von C durch 1 nach 2 gehen, eingeschaltet. Das 
Spiegelbild, welches P von 2 entwirft, falle an die Stelle 3 
der Wand, und hier sei eine Oeffhung 3 von der Grösse 
und Gestalt des Spiegelbildes. Es sei noch ein schwarzer 
Schirm Sa angebracht, der directe Strahlen von 3 nach Fig. 4. 

1 abblendet. 

2 sei durch eine schwarze Fläche geschlossen. 3 denken wir uns erst 
auch durch eine schwarze Fläche, dann durch einen vollkommenen Hohlspiegel 
geschlossen, der seinen Mittelpunkt an dem Orte des Spiegelbildes hat, das die 
Platte P von dem Mittelpunkt der Oeflhung 1 entwirft. In beiden Fällen 
besteht das Temperaturgleichgewicht. Im ersten Falle strahlt 3 eine Wärme- 
menge Q durch Reflexion an P durch 1 zu C; sie wird im zweiten Falle er- 
setzt durch die Strahlen, die von dem Spiegel nach C gelangen, und diese 
setzen sich aus zwei Theilen zusammen: 1. von C geht die Strahlung 

ed^ 



aus, von der ein Theil an P nach dem Spiegel reflectirt wird. Sei für ge- 
gebene Wellenlänge und Plattendicke der Reflexionscoefflcient r, so wird nach 




00 



1) W. Wien zeigt, dass eine solche Platte unmöglich ist: man würde mit ihr Resultate 
erzielen können, die gegen den zweiten Hauptsatz Verstössen. Siehe Wiedem. Ann. 62. 
p. 163 (1894). 

Kayser, Speetroscopie. II. 2 



18 Kapitel I. 



QO 



dem Spiegel jeikr gelangen, von ihm zu P zurückgesandt, dort wieder der 



CO 

Bruchtheil r reflectirt, so dass durch 1 zu C die Menge /edAr^ gelangt. 

2. Von der schwarzen Wand zwischen S, und S^ gelangen Strahlen durch P 
nach dem Spiegel und werden dort vollkommen reflectirt; davon wird ein Theil 
an P wieder reflectirt und gelangt durch 1 nach C. Dieser Theil heisse R, 

so ist /edAr* + R=Q. 



Denkt man sich C durch einen anderen schwarzen Körper C von der- 
selben Temperatur ersetzt, und nennt sein Emissionsvermögen e', so gilt ebenso 



OD 



die Gleichung /e'dAr' + R^Q, also auch 





00 



/dA(e— eOr* = 0. 



Nimmt man an, das Brechungsverhältniss von P sei nur unendlich wenig 
von 1 verschieden, so ergiebt sich aus der Theorie der Farben dünner Blättchen : 

. 2 p 

wo Q von der Dicke der Platte unabhängig, p der Dicke proportional, von 
der Wellenlänge unabhängig istO* Also ist: 

00 

Jkk (e — eO e* sin 4 ^ = 0. 



Diese Gleichung gilt für jede Dicke der Platte, also für jeden Werth 
von p. Danach lässt sich zeigen, dass e = e' ist für jeden Werth von X. 

Dazu setzen wir: sin* — = — f cos 4 -| 4 cos 2 -f- + 3], also 



QO 

|-/h(e-e') Q^ 



cos 4 -? 4 cos 2 -?- + 3 



0. 



1) In Kirchhoff, Vorlesungen über mathematische Optik, Leipzig 1891 p. 158 wird 
für den Bruchtheil des Lichtes, der an einer solchen Platte reflectirt wird, abgeleitet: 

4 r^ sin 2-^- 



(1— r2)* + 4r»sin»-^- 



Da nun der Brechungsexponent von 1 wenig verschieden sein soll, wird r verschwindend klein, 

y\ J3 COS iD 

also der Nenner = 1, und nach der dort (6) genannten Gleichung: -- = — —-^1n^ wobei D 

die Dicke der Platte, <f> den Einfallswinkel bedeutet. Setzt man also: 4r* — (>, D cos 9) . 2;r =» p, 
so folgt obiger Ausdruck. (Siehe M.Planck, Ostwalds Klassiker der exacten Wissenschaften, 
Nr. 100. Leipzig bei Engelmann 1S98, p. 39.) 



Emission und Absorption. 



19 



Wir differenziren die Gleichung zwei mal nach p, was erlaubt ist, da sie 
für jeden Werth von p gelten soll, und erhalten 



yje — eO d/ -^'- ^cos 4 -|- — cos2 ^) — 0. 

2 2d>L 

Setzen wir nun . = a, also — r-^ -- «= da, und (e — e') q^ 



f(a), 



so folgt 



X CO oo 

j\(ti{a) (cos2pa — cospa) — 0— /f(a)da cos 2po — /f(o)docospa. 











oo 20 

Nun ist : /f (a) d a cos 2 p a — -s" /f ( -^ ) d a cos p a , also unser Ausdruck 

^ ^ 



M{^)-M 



COS p a =- 0. 



Diese Gleichung multipliciren wir mit d p cos x p, wo x eine willkürliche 
Grösse bedeutet, und integriren von p = o bis p = oo ; wir erhalten 



OC OD 

/d p cos p X /d a 



a 



2f(a) 





Nach dem Fouri er sehen Satze ist: 



cos p a = 0. 



OC X 

/dp cos p X /dof r/ (of) cos p of — Y 95 (x), 




0, 



also unser Ausdruck: 

X OC _ «, 

/dp cos p X /da [f (-^) - 2f(a) cos pa = ^ I f (-j) - 2f (o) 

alsof(-^) = 2f(a). 

Diese Gleichung ist erfüllt, wenn f (a) für jeden Werth von a Null ist. 
Ist f (ö) nicht immer gleich 0, so sagt die Gleichung aus, dass für jede Hal- 

birung des Argumentes die Funktion doppelt so gross wird, d. h. dass f (a) 

2 
= 00 wird für a «= 0. Das ist aber bei uns ausgeschlossen : Es ist a = y, 

also = für A = oc; für sehr grosse k sollte also f(a) = (e — eO^'=üo 

werden. Da q als eine dem Eeflexionscoefficient proportionale Grösse nie c» 

werden kann, und auch (e — e') für lange Wellen nicht qo werden kann, so 

wird f(a) nicht c» für a = 0. Also muss sein: 

f(a) — (e — eO?' = 0, e==e', 

d.h. für jede Wellenlänge und jede Schwingungsebene ist die Emission aller 

schwarzen Körper identisch. 

In § 6 wird gezeigt, dass das von schwarzen Körpern ausgesandte Licht 

unpolarisirt sein muss. Wäre es nämlich linear polarisirt, so würde bei 

Drehung des Körpers ein anderer Bruchtheil an der im vorigen Paragraphen 

2* 



20 Kapitel I. 

angenommenen Platte reflectirt werden, und das Temperaturgleichgewicht wäre 
gestört, was unmöglich ist. 

Die folgenden Paragraphen 7 bis 9 sagen Folgendes : Die Grösse e hängt 
ausser von Temperatur und Wellenlänge auch von der Gestalt und relativen 
Lage der Oeffnungen l und 2 ab. Sind w, und w, Projectionen der Oeff- 
nungen auf Ebenen, die senkrecht auf der Äxe des betrachteten Strahlen- 
bündels stehen, so ist: 

s* ' 
wo s die Entfernung der Oeffiiungen bedeutet, J nur Function von Wellen- 
länge und Temperatur ist. — Da die Gestalt des Körpers C ganz willkürlich ist. 
so kann man ihn ersetzen durch eine die OeflEhung 1 gerade füllende Fläche 1. 
Dann kann S, fortgedacht werden, ebenso Sa, wenn man als Strahlenbündel, 
auf welches sich e bezieht, dasjenige definirt, welches von der Fläche 1 auf 
die Fläche 2 fällt, welche die Oeifnung 2 gerade ausfüllt. — Der Werth von 
e bleibt ungeändert, wenn man die Oeffnungen 1 und 2 vertauscht denkt. 

§ 10. Zwischen den schwarzen Flächen 1 und 2 sollen Körper liegen, 
welche die Strahlen, die jene einander zusenden, reflectiren oder brechen, aber 
nicht absorbiren. Man betrachte von einem Bündel, welches von 1 nach 2 
geht, den Theil, dessen Wellenlängen zwischen / und A + dA liegen, und zer- 
lege ihn in zwei Componenten mit den zu einander senkrechten Polarisations- 
ebenen a^ und bj. Was von der ersten Componente in 2 ankommt, zerlege 
man in zwei Componenten, deren Polarisationsebenen die auf einander senk- 
rechten, sonst beliebigen Ebenen a^ und b^ sind. Die Intensität der nach a, 
polarisirten Componente heisse KdA. Gehen umgekehrt Strahlen von 2 nach 

1 auf demselben Wege, so zerlegt man ebenso den Theil, dessen Wellenlängen 
zwischen X und / + d A liegen, nach den Ebenen a^ und b, : was von der ersten 
Hälfte in 1 ankommt, zerlege man in die Componenten nach a, und b^, und 
nenne die Intensität der ersten Componente K'AL Dann lässt sich zeigen, 
dass K = K'. 

Der etwas umständliche Beweis wird geführt, indem K berechnet wird: 
der Ausdruck ist symmetrisch in Bezug auf die Flächen 1 und 2, stellt also 
auch den Werth von K' dar, somit ist K==K'. 

Mit Hülfe eines Satzes von Helmholtz kann die Gültigkeit obigen 
Satzes auch auf Fälle ausgedehnt werden, wo mit den Brechungen und Re- 
flexionen Absorption verbunden ist. Ausgeschlossen sind nur die Fälle, wo 
durch magnetische Kräfte die Polarisationsebene in den brechenden und an 
den reflectirenden Körpern gedreht wird. 

Im § 11 wird dieser Satz noch mehr erweitert: Das Bündel mit der 
Wellenlänge zwischen X und A -h d A, das von 1 nach 2 geht, zerlege man bei 

2 nach den Polarisationsebenen a^ und b^ und nenne die Intensität der ersten 
Componente HdA. Von dem entsprechenden Bündel, welches von 2 nach 1 
geht, bilde man ebenfalls die Componenten nach b>^ und bj, und nenne 



Emission und Absorption. 21 

den Theil, der von der ersten Componente in 1 ankommt, H'dA. Dann ist 
H = H'. 

Der Inhalt der Paragraphen 8 bis 11 zusammen sagt also aus, dass die 
gegenseitige Zustrahlung zweier schwarzer Flächenelemente 1 und 2 von 
gleicher Temperatur identisch ist für jede Wellenlänge und jede Polarisations- 
ebene, und zwar sowohl für die Strahlen, die direct von 1 nach 2 oder um- 
gekehrt gehen, als auch für die, welche durch Brechung oder Reflexion an be- 
liebigen Körpern von 1 nach 2 gelangen oder umgekehrt. 

„§ 12. Es habe Fig. 3 dieselbe Bedeutung^ die in § 4 angegeben ist, nur 
sei der Körper C kein schwarzer, sondern ein beliebiger. Die Oeffhung 2 sei 
durch die Fläche 2 verschlossen. Diese Fläche sendet durch die Oeffhung 1 
auf den Körper C ein Strahlenbündel , das von diesem zum Theil absorbirt, 
zum Theil durch Brechungen und Reflexionen nach verschiedenen Richtungen 
zerstreut wird. Von diesem Strahlenbündel betrachte man zwischen 2 und 1 
den Theil, dessen Wellenlängen zwischen X und 1 + ik liegen, und zerlege 
denselben in zwei Componenten, die nach der Ebene a und der auf dieser senk- 
rechten Ebene polarisirt sind. Was von der ersten Componente der Absorption 
durch den Körper C entgeht, also die schwarze Hülle trifft, in die der Körper C 
eingeschlossen ist, sei M'dJl. Von den Strahlen, welche die Theile dieser Hülle 
dem Körper C zusenden, werden gewisse durch die Oeffhung 1 auf die Fläche 2 
fallen ; durch die Vermittlung des Körpers C wird so ein Strahlenbündel erzeugt, 
welches durch die Oeffhung 1 nach der Fläche 2 geht. Von diesem betrachte 
man den Theil, dessen Wellenlängen zwischen i und X + il liegen, und zerlege 
denselben in zwei Componenten, die nach a und der auf a senkrechten Ebene 
polarisirt sind. Die Intensität der ersten Componente sei M d X. Dann ist 

M — M'. 

Die Richtigkeit dieses Satzes ergiebt sich aus dem Satze des vorigen Para- 
graphen, wenn man diesen auf alle Strahlenbündel anwendet, welche die Fläche 2 
und je ein Element der schwarzen Hülle, die den Körper C umgiebt, durch Ver- 
mittlung des Körpers C mit einander austauschen, und dann die Summe der 
Gleichungen bildet, die man so erhält." 

In § 13 wird nach diesen Vorbereitungen der Beweis des allgemeinen 
Satzes gegeben. Wir denken uns im schwarzen Kasten Fig. 3 einen beliebigen 
Körper C, dessen Emissions- und Absorptionsvermögen wir wie früher E und A 
nennen; das ganze System befinde sich auf gleicher Temperatur. 

00 

Wie vorher strahlt die Fläche 2 nach 1 und C aus: /edA. Davon ab- 
sorbirt C: /edAA, während der Rest /edA(l — A) reflectirt, oder durch- 

"o 

gelassen und von den Wänden des Kastens absorbirt wird. Dieser letztere 
Theil ist im vorigen § fw^X genannt. Dafür kommen von 1 nach 2 folgende 





22 Kapitel I. 



00 



Wärmemengen: 1. der Körper C emittirt /Ed/. 2. Die Wärmemengen, 



welche die Wände nach C senden, werden von ihm nicht vollständig absorbirt, 
sondern ein Theil reflectirt oder durchgelassen; der Bruchtheil davon, der 

OD 

durch 1 nach 2 gelangt, heisse /MdA. Da nach dem vorigen Paragraphen 



die Wärmemenge, die 2 durch Vermittelung des Körpers C an die Wände des 
Kastens gelangen lässt, gleich der Wärmemenge ist, die es durch Vermittelung 
desselben Körpers von den Wänden erhält, so ist: 

/ed/(l — A) = /Md/. 

'o 

Um den Beweis für die einzelnen Wellenlängen zu führen, schieben wir 
wieder die diathermane Platte P ein, Fig. 4. Die Oefifhung 3 denken wir uns 
erst durch eine schwarze Fläche 3, dann durch einen wie früher orientirten 
vollkommenen Hohlspiegel ersetzt. Im ersten Falle geht von 3 die Menge 

OD 

/edA aus; davon wird an P der Bruchtheil r durch 1 nach C reflectirt, wo- 



von C den Bruchtheil A absorbirt. Also C erhält von 3 

oc 

edxrA. 



Setzen wir an Stelle von 3 den Hohlspiegel, so fallt diese Energiemenge 
fort, sonst bleibt alles unverändert. Es muss also diese Energie durch andere 
Strahlen ersetzt werden, da C seine Temperatur nicht ändern kann. Diese 

00 

Strahlen setzen sich aus 3 Theilen zusammen: 1) von C geht aus /EdA, da- 



von wird der Bruchtheil r an P reflectirt, gelangt zum Hohlspiegel, wird ohne 
Verlust nach P zurückgesandt. P reflectirt den Bruchtheil r nach C hin, 
welches den Bruchtheil A absorbirt, also C empfängt so 

00 

^EdAr'A. 






ß 





00 09 



2. Von der Menge /Md/= /ed>l(l — A), welche vor Einschieben der 

b 

Platte P von den Wänden durch Vermittelung des Körpers C nach 2 gelangte, 

wird nun der Bruchtheil r nach dem Spiegel geworfen^), und gelangt nach 
einer zweiten Reflexion an P zum Körper, der davon den Bruchtheil A ab- 
sorbiii;, also 



1) Das ist insofern nicht ganz genau, als durch Einsetzen des Spiegels statt der Fläche 3 
die strahlende Fläche verkleinert ist. Kirchhoff zeigt ausführlich, dass der Unterschied Un- 
endlich klein ist. 



Emission und Absorptiou. 23 






00 

edA(l — A)r*A. 



3. Von der dem Spiegel gegenüberliegenden Wand geht die Strahlung 
/edA aus nach 3 hin. Davon wird der Bracht heil r an P nach oben reflec- 



tirt. Der Bruchtheil l — r geht durch P und gelangt zum Spiegel und wird 

zorückgeworfen. Davon reflectirt P den Bruchtheil r nach C, welches davon 

A absorbirt, also z? 

/edA(l— r)rA. 



Da die Summe dieser 3 Grössen, die durch Einsetzen des Spiegels von 
C mehr absorbirt werden, gleich der Wärmemenge sein muss, die eben da- 
durch fortfällt, haben wir 

^dAr*A + /edA(l— A)r'A-(-/edA(l— r)rA— /ed/rA 
*o b b 

00 

*^®'" /dA(E — eA)r2A = 0. 



Genau ebenso wie im Fall der absolut schwarzen Körper lässt sich hier 
folgern, dass E — eA = 0, also 

T? A ^ T W» Wo 

IL =^ e Am — ."" =^ e s*^ j — z — • 
A s* 

IS« Der § 14 der Kirchhoff sehen Abhandlung bringt eine Verall- 
gemeinerung des Satzes. Bisher ist nämlich angenommen, dass die Strahlung 
im leeren Raum vor sich gehe; es wird untersucht, wie die Function J sich 
ändert, wenn der Raum mit einem diathermanen Medium vom Brechungs- 
exponenten n angefüllt ist. Sie heisse dann J'. -j- 

Man denke sich (Fig. 5) eine von zwei parallelen 
Ebenen begrenzte Schicht des diathermanen Mediums, 
welches auf der einen Seite mit der schwarzen Fläche 
F in Berührung steht und die Dicke l hat. Das s, 
Emissions- und Absorptionsvermögen dieses Mediums 
heisse E und A. Die Oeffnungen 1 und 2, welche die 
die Gestalt des Strahlenbündels bedingen , sollen sich ^^^- ^• 

in Schirmen S, und Sj befinden, die einander parallel und senkrecht zur Ver- 
bindungslinie von 1 und 2 sind. S^ bedecke die noch freie Fläche des Mediums. 

Von einem Strahlenbündel von bestimmter Wellenlänge und Polarisations- 
richtung, welches von der Oeflfhung 2 nach Oeffnung 1 gelangt, wird in der 
letzteren ein Bruchtheil, der mit g bezeichnet werde, reflectirt; das üebrige 
gelangt zur Fläche F und wird hier vollständig absorbirt; es ist daher 

A = 1 — (». 

Um E zu finden 0, bezeichne man durch x, y, durch x^, y^ und durch x^, y^ 

1) Eb sind für das Folgende die Bemerkungen von M. Planck in der schon erwähnten 
Ausgabe der Eirchhoffschen Abhandlung benutzt. 



] 



24 Kapitel I. 

die Coordinaten eines Punktes der Fläche F, der Oeffnung 1 und der Oeffhung 2, 
gerechnet von demjenigen Punkte, der in der Axe des Strahlenbündels sich 
befindet. Liegen diese drei Punkte in einem Strahle, so muss die reducirte 
Länge des Strahles zwischen l und 2 nach dem F er matschen Satze ein 
Minimum in Bezug auf Xj und y, sein. Wenn also s wieder die Entfernung 
der beiden OeflFnungen bedeutet, muss 



n(l + 



(X, - xy _^ (y. - y A _^r_^ {x , - x.f _^ (y, - y,)- 



2 ' 2;'V 2s 2s 

ein Minimum in Bezug auf Xj und y^ sein, d. h. die Differentialquotienten dieses 
Ausdrucks nach x^ und y^ müssen sein, oder 

x = Xj— ^^^^, y = y, — y^"^^^. 
* ns ' •' •'^ ns 

Sind Wj und Wj die Flächen der beiden Oeffhungen, so ist die Intensität 
der Strahlen (von der Polarisationsebene a und Wellenlängen, die zwischen l 
und dA liegen), welche von F auf die Oeffnung 1 fallend Theile nach der Oeff- 
nung 2 hinsenden: 

J'di//)Tdxdydx,dy.. 



Hier ist die Integration nach x und y, bei constantem x, und y^ über alle 
Werthe dieser Variablen zu erstrecken, welche obigen Bedingungen genügen, 
wenn darin x^ und y^ gemäss den Dimensionen der Oeffnung 2 variiren. Führt 
man nun y^ und x, statt x und y als Integrationsvariable ein, so ergiebt sich 

und da: dx__ 1 dy ^ 1_ dx ^ *y'= i 

dx, ns ' dyj ns ' dy.^ ' dx^ ' 

so wird dies ^,,. w.w^ 

n's* 
Von diesen Strahlen geht der Bruchtheil 1 — q durch die Oeffnung 1 und 
gelangt zur Oeffnung 2. Es ist also 

J'w^w, 



J = (l-^) 



n^Sj 



Setzt man diese Werthe von A und E in die Gleichung 

Ä s, 

ein, so ergiebt sich ^, ., ^ 

J' = n\L 

Die Strahlungsintensitäten J, und J^ eines schwarzen Körpers in zwei 

diathermanen Medien mit den Brechungsexponenten n^ und n.^ verhalten sich 

also, wie die Quadrate der Brechungsexponenten: 

J, _ n^ 

Dieser Satz ist nicht identisch mit dem von Stewart abgeleiteten: 
Letzterer betzieht sich auf die innere Strahlung verschiedener Körper, oder, 



Emission und Absorption. 25 

wie wir auch sagen können, auf die Strahlung verschiedener Körper in das- 
selbe Medium, und enthält somit den Brechungsexponent des strahlenden Me- 
diums. Der Kirchhoff sehe Satz gilt für die Strahlung desselben Körpers 
in verschiedenen Medien, und enthält deren Brechungsexponent. Wir kommen 
darauf zurück (§ 20 und 21). 

14. Kirchhoff zieht noch einige wichtige Schlüsse aus seinem Gesetz. 
Im § 15 sagt er, dass, wenn man einen Platindrath erhitze, er anfangs nur 
ultrarothe Strahlen aussende, dann rothe, gelbe u. s. w. „Steigt die Tempe- 
ratur höher und höher, so kommen Strahlen von kleinerer und grösserer 
Wellenlänge hinzu, in der Art, dass bei jeder Temperatur Strahlen von einer 
entsprechenden Wellenlänge neu hinzukommen, während die Intensität der 
Strahlen grösserer Wellenlänge wächst. Wendet man den bewiesenen Satz 
auf diesen Fall an, so sieht man, dass die Function J, für eine Wellenlänge, 
gleich Null ist für alle Temperaturen unterhalb einer gewissen, der Wellen- 
länge entsprechenden Temperatur und für höhere Temperaturen mit diesen 
wächst Hieraus folgt, wenn man nun denselben Satz auf andere Körper an- 
wendet, dass alle Körper, wenn ihre Temperatur allmählich erhöht wird, bei 
derselben Temperatur Strahlen von derselben Wellenlänge auszusenden be- 
ginnen, also bei derselben Temperatur roth zu glühen, bei einer höheren, allen 
gemeinsamen Temperatur gelbe Strahlen u. s. w. auszugeben anfangen. Die 
Intensität der Strahlen von gewisser Wellenlänge, welche verschiedene Körper 
bei derselben Temperatur ausschicken, kann aber eine sehr verschiedene sein ; 
sie ist proportional mit dem Absorptionsvermögen der Körper für Strahlen der 
in Rede stehenden Wellenlänge. Bei derselben Temperatur glüht deshalb 
Metall lebhafter als Glas, und dieses mehr als ein Gas. Ein Körper, der bei 
den höchsten Temperaturen ganz durchsichtig bliebe, würde niemals glühen." 

Letzteres wird durch einen Versuch mit einer Perle von phosphorsaurem 
Natron erhärtet, und dann auf das Drap ersehe Gesetz hingewiesen. 

Im folgenden § 16 wird gefolgert, „dass ein Körper, der von Strahlen 
einer Polarisationsrichtung mehr absorbirt, als von denen einer andern, in 
demselben Verhältniss Strahlen von der ersten Polarisationsrichtung mehr aus- 
sendet, als von denen der zweiten. Es muss hiernach, wie es bekanntlich ge- 
schieht, ein glühender undurchsichtiger Körper, der eine glatte Obei'fläche hat, 
in Richtungen, die schief zu dieser Oberfläche sind, Licht aussenden, das theil- 
weise polarisirt ist, und zwar senkrecht zu der Ebene, die durch den Strahl 
und die Normale der Oberfläche geht; denn von einfallenden Strahlen, die 
senkrecht zur Einfallsebene polarisirt sind, reflectirt der Körper weniger, ab- 
sorbirt also mehr, als von Strahlen, deren Polarisationsebene die Einfallsebene 
ist. Man kann nach jenem Satze den Polarisationszustand der ausgesendeten 
Strahlen leicht angeben, wenn man das Gesetz der Reflexion auffallender 
Strahlen kennt." 

Dann beschreibt Kirch hoff einen schönen Versuch über die polarisirte 
Emission einer Turmalinplatte, den wir an anderer Stelle besprechen wollen. 



26 Kapitel I. 

15. Endlich folgt im letzten § 17 eine practisch besonders wichtige Fol- 
gerung: „Wenn ein Raum von Körpern gleicher Temperatur umschlossen ist, 
und durch diese Körper keine Strahlen hindurch dringen können, so ist ein 
jedes Strahlenbündel im Innern des Raumes seiner Qualität und Intensität 
nach grade so beschaffen, als ob es von einem vollkommen schwarzen Körper 
derselben Temperatur herkäme, ist also unabhängig von der Beschaffenheit 
und Gestalt der Körper und nur durch die Temperatur bedingt. Die Richtig- 
keit dieser Behauptung sieht man ein, wenn man erwägt, dass ein Strahlen- 
bündel, welches dieselbe Gestalt und die entgegengesetzte Richtung als das 
gewählte hat, bei den unendlich vielen Reflexionen, die es nach einander an 
den gedachten Körpern erleidet, vollständig absorbirt wird. In dem Innern 
eines undurchsichtigen, glühenden Hohlkörpers von gewisser Temperatur findet 
hiemach auch immer dieselbe Helligkeit statt, welches auch im Uebrigen die 
Beschaffenheit desselben sein möge, 

Es sei hier noch eine Bemerkung von Kirchhoff angefügt, welche 
sich nur in seiner Publication aus dem Jahre 1860 findet. Dort sagt er: 
„Die mit J bezeichnete Grösse ist eine Function der Wellenlänge und der 
Temperatur. Es ist eine Aufgabe von hoher Wichtigkeit, diese Function zu 
finden. Der experimentellen Bestimmung derselben stehen grosse Schwierig- 
keiten im Wege ; trotzdem scheint die Hoffnung begründet, sie durch Versuche 
ermitteln zu können, da sie unzweifelhaft von einfacher Form ist, wie alle 
Functionen es sind, die nicht von den Eigenschaften einzelner Körper abhängen, 
und die man bisher kennen gelernt hat. Erst wenn diese Aufgabe gelöst ist, 
wird die ganze Fruchtbarkeit des bewiesenen Satzes sich zeigen können ; aber 
auch jetzt schon lassen sich wichtige Schlüsse aus demselben ziehen.^ 

16. Gegen den Beweis von Kirchhoff sind Einwände nur von de la 
Provostaye^) erhoben worden. Er meint, das Gesetz gelte nicht, sobald 
diffuse Reflexion vorkomme. Ich sehe nicht ein, an welcher Stelle des Be- 
weises die Art der Reflexion in Betracht kommen kann, über die Reflexion 
an dem beliebigen Körper C werden keinerlei Annahmen gemacht. Auch 
Kirch hoff berücksichtigt in seiner Erwiderung 3) diesen Einwand nicht. 
Ferner will Provostaye die Annahme von vollständig diathermanen und 
von vollkommen reflectirenden Körpern nicht gelten lassen und spricht von 
„hypotheses gratuites". lieber diese Annahmen und die des vollkommen 
schwarzen Körpers kann man nach meiner Ansicht in der That etwas zweifel- 
haft sein. Die Annahme des vollkommen schwarzen Körpers stammt nicht 
von Kirchhoff, sondern ist sehr viel älter; wir sahen, dass z. B. auch Ste- 
wart ihn benutzt. Kirchhoff hat ihn nur etwas schärfer präcisirt, indem 

1) Siehe Pogg. Ann. 109. p. 292 (1860). 

2) F. de la Provostaye^ Gonsid6ration theorique sur la chaleur rayonnante. Ann. 
chim. et phys. (3) 67. p. 5—51 (1863) und EgaUt§ des pouvoirs emissifs et absorbanta. Ann. 
chün. et phys, (3) 69. p. 206—213 (1863). 

3) G. Kirchhoff, Zur Geschichte der Spectralanalyse und der Analyse der Sonneu- 
atmosphäre. Pogg. Ann. 118. p. 94— 111 (1863). 



Emission und Absorption. 27 

er bemerkt, sein Brechungsexponent müsse gleich dem des angrenzenden 
Mediums sein. Aber hier tritt die Schwierigkeit auf, dass der Körper auch 
noch dispersionsfi-ei sein müsste , wenn er z. B. an das Vacuum grenzt, sonst 
kann er nur für eine einzige Wellenlänge schwarz sein, d. h. kein Licht re- 
flectiren. Planck*) weist daraufhin, dass man zweckmässig schwarze Ober- 
flächen, welche nichts reflectiren, unterscheide von schwarzen Körpern, bei 
welchen noch die Bedingung hinzutritt, dass sie alles absorbiren ; dazu ist neben 
der schwarzen Oberfläche noch eine bestimmte Dicke für jede Wellenlänge 
nöthig, die von dem Absorptionsvermögen abhängt. Man sieht aus diesen und 
ähnlichen Betrachtungen, dass ein schwarzer Körper im strengen Sinne nicht 
existieren kann, dass aber unter gegebenen Bedingungen jeder Körper die Rolle 
eines solchen angenähert spielen kann. 

Grössere Schwierigkeiten bietet aber der vollkommen diathermane Körper 
dar, dessen Brechungsexponent noch dazu von 1 sehr wenig verschieden sein 
soll. Den Grenzfall eines solchen Körpers würde das Vacuum bilden, aber das 
wäre hier nicht brauchbar, da der Körper gegen das Vacuum reflectiren soll ; 
ein verdünntes Gas würde also etwa passen, wenn es vollkommen diatherman 
wäre. Ein solcher Körper würde gar nichts emittiren, wir könnten ihn also 
beliebig hoch erhitzt in eine schwarze Hölle von anderer Temperatur bringen, 
ohne dass er eine Erwärmung hervorbringt. Alles dies sind Eigenschaften, 
welche es nicht so unzweifelhaft erscheinen lassen, ob man berechtigt sei, 
solche Körper anzunehmen; den vollkommenen Spiegel hat übrigens schon 
Fourier2) eingeführt. Ich will damit natürlich nicht sagen, dass ich die 
Richtigkeit des K i r c h h o ff sehen Gesetzes irgend bezweifle, aber ich wünschte 
den Beweis durch einen andern ersetzt zu sehen, der nicht solche logische 
Schwierigkeiten darbietet. Drude^) ändert den Beweis etwas, indem er ein 
Prisma benutzen will, das vollkommen durchsichtig sei, um die verschiedenen 
Wellenlängen zu trennen. Ein solches ist aber noch weniger möglich, als die 
Kirch ho ff sehe diathermane Platte, da vollkommene Durchsichtigkeit und 
dispergiernde Eigenschaften sich ausschliesseu. 

Dagegen hat Pringsheim einen Beweis gegeben, der von allen diesen 
Bedenken frei ist, und der mir auch sonst keine Einwendungen zu gestatten 
scheint. Siehe § 25. 

17. Es ist noch ein Versuch von de la Provostaye^), das Gesetz zu 
beweisen, zu erwähnen, welcher aber als verfehlt zu bezeichnen ist. Pro- 

1) M. Planck, Ueber irreversible Strahlungsvorgänge. Drudes Ann. 1. p. 69—122 
(1900i. Siehe p. 119. Vergl. auch einige Bemerkungen von 0. Postma in: Jets over uit- 
straling en opslorping, Proefschrift Amsterdam 1895, Groningen bei J.B.Wolters; und von 
W. Wien, Wiedem. Ann. 52. p. 133 (1894). 

2) J. B. J. Fourier, Des lois mathematiques de l'equilibre de la chaleur rayonnante. 
Mem. de Tacad. roy. d. sc. 6. p. 153—246 (1826), siehe p. 202. 

3) P. Drude, Lehrbuch der Optik, p. 457, Leipzig bei Hirzel 1900. 

4) F. de la Provostaye, Consideration th6orique sur la chaleur rayonnante. Ann. 
chim. et phys. (3) 67. p. 5—51 (1S63). 



28 Kapitel I. 

vostaye hatte seit dem Jahre 1844 gemeinsam mit D esain s eine grosse 
Anzahl vortrefflicher und interessanter Beobachtungen über die Wärmestrahlung 
veröffentlicht, auf welche er sich stützt, und es ist daher vielleicht nicht über- 
flüssig, deren Inhalt ganz kurz anzugeben. Sie beginnen mit einer Prüfling 
des Strahlungsgesetzes von Du long und Petit, welches sich als unrichtig 
erweist. Dann gehen sie zu Messungen mit der Thermosäule über und prüfen 
zuerst 2) das Emissionsvermögen von Silber, wobei das Emissionsvermögen 
durchweg in dem alten Sinne als Verhältnisszahl gegen Russ genommen wird. 
Sie finden weiter 3), dass das Lambert sehe Gesetz nicht für alle Körper 
gültig sein könne : da von der auffallenden Strahlung ein Theil absorbirt, der 
Rest regelmässig oder diffus reflectirt werde, so müsse sich die absorbirte 
Menge mit dem Einfallswinkel ändern, wenn die reflectirte Menge sich ändert, 
und daher müsse sich auch die emittirte Menge mit dem Emissionswinkel 
ändern. Versuche beweisen, dass bei Russ, wo immer alles absorbirt wird, 
das Lambert sehe Gesetz gilt, aber z.B. bei Glas nicht. — In einigen wei- 
teren Arbeiten ^) wird dann das Emissions- und Reflexionsvermögen der Metalle 
untersucht, dann^) diffuse Reflexion in Angriff genommen. — Femer ß) finden 
sie, dass Metalle Strahlen von verschiedenen Wärmequellen verschieden stark 
reflectiren, d. h. dass das Reflexionsvermögen von der Wellenlänge abhängt, 
dass somit bei der Reflexion die Zusammensetzung eines Strahlenbündels ge- 
ändert wird. Indem sie sich dann zu den Erscheinungen der polarisirten 
Strahlung wenden, finden sie '^), dass sowohl für durchsichtige Körper, wie für 
Metalle die gleichen Gesetze gelten, die man für Reflexion und Brechung des 
Lichtes erhalten hat. Sie beobachten 8), dass die schräg von Platin emittirten 
Strahlen theilweise polarisirt seien, und machen auf die Wichtigkeit dieser Er- 
scheinung für die Theorie des Temperaturgleichgewichtes aufmerksam : da die 
von einer solchen Fläche reflectirten Strahlen auch theilweise polarisirt sind, 
und zwar senkrecht zu den emittirten Strahlen, so setzen sich beide zu na- 
türlichem Licht zusammen, wie es sein müsse, wenn man annehme, dass eine 
solche Fläche in einer schwarzen Hülle, die unpolarisirte Strahlen aussendet, 
ebensoviel emittire, wie absorbire. — Nachdem sie dann'O die Reflexion der 



1) F. de la Proyostaye et P. Desains, C. R. 19. p. 410— 415 (1S44). Ann. chim. et 
pbys. (3) 12 p. 129 -135 (1844); C. R. 20. p. 1767—1775 (1845); C. R. 22. p. 77—80 (1846). Ann. 
chim. et phys. (3) 16. p. 337—425 (1846). 

2) C. R. 22. p. 825-831 (1846). 

3) C. R. 24. p. 60—64 (1847). 

4) C. R. 24. p. 684—686, 967—969 (1847). C. R. 25. p. 106—109 (1847). Ann. chim. et 
phys. (3) 22. p. 358—431 (1848). 

5) C. R. 26. p. 212—214 (1S4S). 

6) C. R. 28. p. 501—503 (1849). 

7) C. R. 29. p. 121—125 (1849); Ann. chim. et phys. (3) 27. p. 109—133 (1849). C. R. 81. 
p. 19—22 (1850); Ann. chim. et phys. (3) 80. p. 159—178 (1850). 

S) C. R. 29. p. 757—758 (1849); Ann. chim. et phys. (3) 28. p. 252—255 (1849). C. R. 82. 
p. 86 -90 (1851). Ann. chim. et phys. (3) 32. p. 112—127 (1851). 

9) C. R. 31. p. 512—515 (1850); Ann. chim. et phys. (3) 30. p. 276—286 (1S50). 



Emission und Absorption. 29 

spectral zerlegten Sonnenstrahlen, die sie in verschiedenen Regionen zusammen- 
bissen, gemessen und dabei wieder erheblich verschiedene Reflexionsvermögen 
gefunden haben, wollen sie besser, als es bis dahin geschehen, die Gleichheit 
von Emission und Absorption nachweisen, wozu sie eine in der That sehr 
zweckmässige Methode benutzen. — Nachdem sie dann noch einmal 2) auf 
die diffus reflectirten Strahlen zurückgekommen sind und genauer die dabei 
auftretende Polarisation verfolgt haben, zeigen sie 3), dass die von verschie- 
denen Körpern bei derselben Temperatur ausgesandten Strahlen verschiedene 
Zusammensetzung haben, da sie durch Glas in verschiedenem Maasse durch- 
gelassen werden. Dann*) zeigen sie, dass Steinsalz entgegen den Angaben 
von Melloni nicht alle Strahlen gleich gut hindurchlasse, sondern solche von 
Quellen niederer Temperatur stärker absorbire. Aber auch für Steinsalz ist 
die Summe der durchgelassenen, absorbirten und emittirten Strahlung gleich 
der Strahlung von Russ bei derselben Temperatur. — In der folgenden Ab- 
handlung ^ betonen sie von neuem, dass die absorbirte Menge complementär 

— nicht umgekehrt proportional, wie man früher annahm — zur reflectirten 
Menge sei, und ebenso die emittirte Menge complementär zur reflectirten. Die 
daraus folgende Gleichheit von Emission und Absorption können sie in vielen 
Fällen bestätigen, aber bei Glas finden sie erhebliche Abweichungen. End- 
lich *i) werden von den Verfassern die Emissionen einiger Körper, welche sie 
auf denselben Platinstreif auftragen und erhitzen, verglichen und nach Quantität 
und Qualität verschieden gefunden, sowohl für Wärmestrahlen, als auch im sicht- 
baren Spectrum. Wir kommen auf diese Arbeiten noch an anderer Stelle zurück. 

18. Gestützt auf diese Arbeiten will nun Provostaye im Jahre 1863 
einen neuen Beweis des Kirchhoff sehen Satzes liefern, der frei von den 
„hypoth6ses gratuites" sei. Aber gleich der erste Schritt ist falsch: er sagt, 
wenn man" ein schwarzes Oberflächenelement in einer schwarzen Hülle von 
derselben Temperatur habe, welches von der Flächeneinheit senkrecht zur 
Oberfläche J emittire, so sende es unter dem Winkel i die Menge Jw sin i 

— Js aus, wo s den Querschnitt des Bündels darstellt. Es erhalte von dem 
gegenüberliegenden Flächenstücke w' der Wand die Menge Jw'sini^Js. 
Da dies die absorbirte Menge darstellt, so bestehe also die Gleichheit von 
Emission und Absorption nicht nur zwischen dem ganzen eingeschlossenen 
Körper und der ganzen Hülle, sondern auch zwischen je zwei Flächenelementen 
beider. In dieser Darlegung nimmt aber Provostaye schon das an, was zu 
beweisen ist, und Kirch ho ff) bemerkt mit Recht, dass er ebenso gut das 

1) C. R. 31. p. 770—773 (1S50): Ann. chira. et phys. (3) 30. p. 431—443 (1S5()). 

2) CR. 33. p. 444-447 (1851); Ann. chim. et phys. (3) 34. p. 192—226 (1852). 

3) C. R. 84. p. 951 (1852). 

4) CR. 86. p. 84 -ST (1S53). 

5) C R. 37. p. 16^—171 (1853). 

6) C R. 88. p. 440— 443 (1854). C R. 38. p. 977— 97S (ls54». 

7) G. Kirchhoff, Pogg. Ann. 118. p. 94—111 (1S«3). Siehe auch Ann. chim. et phys. 
^3) 68. p. 1S4— 186 (1863). 



30 Kapitel 1. 

Princip der Gleichheit von Emission und Absorption für jede Wellenlänge hätte 
annehmen können. Auch die Art, wie Provostaye weiterhin zu den ein- 
zelnen Wellenlängen gelangen will, ist weit entfernt von einem wirklichen 
Beweise. Er argumentirt etwa so: das Reflexionsvermögen ist complementär 
zum Absorptionsvermögen und zum Emissionsvermögen ; wenn sich also ersteres 
ändert, so müssen sich auch die beiden andern ändern. Nun ist gezeigt, dass 
das Reflexionsvermögen sich mit der Art der Strahlen ändert, und die Art 
der Strahlen hängt ab von der Temperatur der Strahlungsquelle. Da aber das 
Gesetz von der Gleichheit der Emission und Absorption für alle Temperaturen 
gelte, so müsse es auch für alle einzelnen Strahlenarten gelten. 

Die Folgerungen, welche Provostaye aus dem Gesetz su ziehen sucht, 
enthalten gegen Kirchhoff gar nichts Neues, ich will sie daher übergehen. ') 

19. Alle drei besprochenen Beweise für das Kirch hoff sehe Gesetz, der 
von Stewart, von Kirchhoff und von de la Provostaye, beruhen auf 
der P rev OS t sehen Theorie des beweglichen Temperaturgleichgewichtes. Dabei 
ist stillschweigend oder ausdrücklich, z. B. von Kirch hoff, angenommen, dass 
die Strahlung eines Körpers nur von seiner Beschaffenheit und Temperatur, 
nicht aber von seiner Umgebung abhänge. Auf Grund von Anschauungen der 
kinetischen Gastheorie erhebt Schuster'^) Bedenken gegen die Richtigkeit 
dieser Annahme. Er führt folgende Fälle an: Denken wir uns eine mit Gas 
gefüllte geschlossene Hülle von constanter Temperatur, und fassen ein Volum- 
element im Innern ins Auge, so werden sich die Molekeln mit allen möglichen 
Geschwindigkeiten hindurchbewegen, aber die mittlere kinetische Energie ist 
unabhängig von der Richtung. Denken wir uns jetzt eine Stelle der Hülle 
höher erwärmt, so dass Wärmeleitung durch das Gas eintritt, so kann die 
mittlere Temperatur des betrachteten Volumelementes unverändert bleiben, 
trotzdem der Werth der kinetischen Energie nicht mehr unabhängig von der 
Richtung ist. Die Temperatur allein deftnirt hier also nicht den Zustand des 
Körpers, das ist vielmehr nur der Fall, wenn die Temperatur constant ist. 
Wenn so durch Leitung Aenderungen eintreten, könnten sie auch durch Strah- 
lung hervorgebracht werden, und wir dürfen nicht annehmen, dass der Zustand 
des Körpers der gleiche sei, wenn er strahlt, ohne dass seine Temperatur sich 
ändert, oder wenn er sich abkühlt. Schuster sagt, man könne sogar einen 
Fall anführen, wo eine Aenderung in den beiden Fällen sichtbar sei : Bringen 
wir in eine Bunsenflamme eine Natriumperle, so zeigt das Spectroscop uns die 
gelbe Doppellinie. Wir wissen aber, dass Natriumdampf auch ein grünes 
Linienpaar hervorbringen kann, nur ist es in diesem Fall unsichtbar schwach. 
Denken mr uns nun die Flamme in eine Hülle von derselben Temperatur ein- 



1) Siehe noch die Antwort von de laProvostaye an Kirch hoff: Egalitö des pouvoirs 
emissifs et absorbants. C. R. 57. p. 517—520 (1&63); Ann. chim. et phys. (3) 09. p. 206 
—213 (1S63). 

2) A. Schuster, On the dynamical theory of radiation. Phil. Mag. (5) 12. p. 261 
—266 (ishl). 



Emission und Absorption. 31 

geschlossen, so wird die gelbe Strahlung kaum geändert werden, da die Strah- 
lung der Hülle in Bezug auf diese Wellenlänge nicht wesentlich verschieden 
von der der Flamme ist. Da aber die Energie der grünen Strahlung von der 
Hülle viel stärker ist, so muss die Energie dieser Schwingungen in der Materie 
der Flamme erheblich zunehmen, und das muss die Energie der Schwingungen 
der einzelnen Molecüle für diese Wellenlänge steigern. Der Unterschied der 
Intensitäten der gelben und grünen Linien muss also in der Hülle kleiner sein, 
als bei freier Strahlung. 

Es sei hervorgehoben, dass dieser Fall von Wann er ^) experimentell her- 
gestellt worden ist, nnd dass sich dabei in der That eine erhebliche Verstär- 
kung der grünen Linien gezeigt hat ; freilich sind auch die gelben Linien viel 
breiter geworden, und ob die Differenz der Intensitäten kleiner geworden ist, 
lässt sich kaum sagen. 

Ich halte Schusters Bedenken nicht für unberechtigt, aber ich glaube 
die Aenderungen der Strahlung eines Körpers, welche von geänderter Tempe- 
ratur der Umgebung herrühren, sind im Allgemeinen als unendlich klein zu 
vernachlässigen. 

Es sei hier noch eine Notiz von Tait^) erwähnt, die allerdings absolut 
nichts Neues bringt, aber so aussieht, als solle sie eine Beschränkung des 
Kirchhoffschen Gesetzes bedeuten. Tait sagt, das Gesetz gelte nur, wenn 
Strahlungsenergie ausschliesslich in Wärme tibergehe und umgekehrt. Da 
Kirch ho ff das 25 Jahre früher ganz ausführlich hervorgehoben, sehe ich den 
Zweck der Bemerkung nicht. Dann sagt Tait, von einem Temperaturgleich- 
gewicht in einer geschlossenen Hülle könne man nur in „statistischem" Sinne 
reden , d. h. in dem Sinne , wie wir von einer mittleren Geschwindigkeit der 
Molecüle sprechen. Auch das scheint mir selbstverständlich, da unser Begriff 
der Temperatui' auf Grund der kinetischen Gastheorie ein statistischer ist. 

c) Erweiterungen des Kirchhoffschen Satzes. 

20. Bevor ich dazu übergehe, die Folgerungen zu besprechen, welche, aus 
dem Kirchhoffschen Gesetze gezogen worden sind, und die Versuche, das 
Gesetz selbst oder diese Folgerungen auf seine Richtigkeit zu prüfen , sollen 
zuerst noch einige Versuche, das Gesetz zu erweitern oder zu verbessern,' an- 
geführt werden. 

Wir haben gesehen, dass Kirch ho ff fand, dass die Strahlung eines 
schwarzen Körpers von dem Brechungsexponenten des Mediums abhänge, in 
den er eingebettet Lst, dass nämlich die Emissionsvermögen in zwei diather- 
inanen Medien sich wie die Quadrate ihrer Brechungsexponenten verhalten.^) 

1) H. Wanner, Notiz über die Verbreiterung der D-Linien. Wiedem. Ann. 68. p. 143 
-144 (1899). 

2) P. G. Tait, On radiation, Edinb. Proc. 12. p. 531—533 (1S84). 

3) Uebrigens hat schon L. Wilhelmy aus der Annahme innerer Strahlung den Schluas 
gezogen, das Emissions- und Absorptionsvermögen müsse vom umgebenden Medium abhängen. 
Siehe Pogg. Ann. 84. p. 119—135 (1851). 



32 Kapitel I. 

Trotzdem ist dieser Satz übersehen worden, und Clausius hat ihn von Neuem 
im Jahre 1864 aus dem zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie 
abgeleitet. Rank ine hatte die Annahme gemacht, durch Concentration der 
von einem Körper ausgehenden Strahlen könne im Brennpunkt eine höhere 
Temperatur erzeugt werden, als der emittirende Körper besitze. Das würde 
ein Widerspruch gegen den zweiten Hauptsatz darstellen, und daher unternahm 
Clausius 1) in ähnlicher Weise wie Kirch hoff die Berechnung der Wärme- 
menge, die sich zwischen zwei schwarzen Flächenelementen austauscht. Indem 
er aber dabei annahm, die Elemente befanden sich in verschiedenen Medien, 
kam er zum Resultat, dass die ausgesandten Mengen gleich dem Emissions- 
vermögen der Körper multiplicirt mit dem Quadrat der Fortpflanzungsgeschwin- 
digkeit im angrenzenden Medium seien. Wenn man nun annehme, dass die 
Emissionsvermögen der beiden Elemente identisch seien, so würden für den 
P^all verschiedener angrenzender Medien die ausgetauschten Wärmemengen 
verschieden sein, der eine Körper würde sich erwärmen, was dem zweiten 
Hauptsatz widerspräche. Daher muss man annehmen, das Emissionsvermögen 
eines schwarzen Körpers in einem Medium sei umgekehrt proportional dem 
Quadrat der Fortpflanzungsgeschwindigkeit in demselben oder proportional dem 
Quadrat seines Brechungsexponenten. Das ist der Satz von Kirch ho ff, der 

gewöhnlich als der Clausiussche Satz bezeichnet wird. Clausius fugt noch 

■p 
hinzu, dass für nicht schwarze Körper an Stelle von e der Quotient -, 

ihres Emissions- und Absorptionsvermögens zu setzen ist. 

Der gleiche Satz ist noch recht oft bewiesen worden. Bartoli^) leitet 
ihn auf elementarem Wege ab, indem er die durch die Brechung an der Grenz- 
fläche des emittirenden und des anliegenden Körpers hervorgerufene Aenderung 
des Strahlenganges verfolgt. Galitzine'^) geht von der electromagnetischen 
Theorie des Lichtes aus und zeigt, dass nach ihr die Emission proportional 
der Dielectricitätsconstante sei, also auch dem Quadrat des Brechungs- 
exponenten. 

Dojes^) führt die von Fourier-») wohl zuerst verwandte Vorstellung 
der Strahlung im Innern eines Körpers in einer interessanten Abhandlung 

1) R. Ol aus ins, lieber die Concentration von Wärme- und Lichtstrahlen und die 
Grenzen ihrer Wirkung. Pogg. Ann. 121. p. 1—44 (1864). Auch: Mechanische Wärmetheorie. 
2. Aufl. Braunschweig bei Vieweg, 1876. Bd. 1, p. 316— 336. 

2) A. Bartoli, Dimostrazione elementare di un teorema relativo alla teoria del rag- 
gionamento dato dal prof. R. Clausius. Nuovo Cim. (3) 0. p. 265—276 (1879). 

3) B. Galitzine, Ueber strahlende Energie. Wied. Ann. 47. p. 479—495 (1892). 

4) P. H. Dojes, Over de theorie der straling in verband met de voorstelling van Fourier. 
Verband. K. Ak. v. Wetensch. Amsterdam. Eerste Sectie, Deel 3. No. 4. p. 1—26 (1895). 

5) J. B. J. Fourier, Theorie du mouvement de la chaleur dans les corps solides. (1811) 
Mem. de Tacad. roy. des sc. de Tlnstitut. 5. p. 153—246 (1S26). Siehe p. 179. Siehe auch: 
Note sur la chaleur rayonnante. Ann. chim. et phys. (2) 4. p. 128—145 (1817). — Question sur 
la th6orie physique de la chaleur rayonnante. Ann. chim. et phys. (2) 6. p. 259—303 (1817).— 
R68um6 theorique des propriötes de la chaleur rayonnante. Ann. chim. et phys. (2) 27. p. 236 
—281 (1824). 



Emission und Absorption. 



33 



weiter aus. Fourier hatte mit Hülfe dieser Vorstellung das Lambertsche 
Gesetz abgeleitet 0; Dojes berechnet genauer die Menge, welche von einem 
durchsichtigen Körper mit glatter Oberfläche, der so dick ist, dass aus noch 
grösserer Tiefe keine Strahlen mehr an die Oberfläche gelangen können, nach 
einem Punkte gestrahlt wird. Indem er dann den Aufdruck auf einen 
schwarzen Körper in zwei verachiedenen angrenzenden Medien anwendet, findet 
er das Gesetz. 

21. Die ausführlichsten Rechnungen, auch auf Grund der Fourier- 
schen Vorstellung, stellt Smoluchowski deSmolan^) an, und da sie Neues 
bringen, will ich sie hier vorführen. 

Jedes Element eines Körpers dv sende Energie ?;dv aus, die nach allen 
Seiten gleich vertheilt ist; ihre Quantität ist gleich der, welche durch eine 
das Element einschliessende Kugelfläche vom Radius r gehen würde, falls keine 
Absorption vorhanden wäre; durch letztere wird aber die Strahlung abge- 
schwächt auf (j. Jedes Element absorbirt eine Menge, welche proportional ist 

seinem Volumen und der Strahltagsdichte - ^^ also die Strahlung a ver- 

mindept sich auf der Strecke dr um aadr. Dann ist also 



— d(; = 47rr'dra 



AftT^ 



aair. 



ar 



Das ist in Uebereinstimmung mit dem Absorptionsgesetz: a^a^^e 

Nehmen wir an dem Körper, von welchem dv ein Volumelement bildet, 

ein Oberflächenelement dF, welches von dv unter dem körperlichen Winkel 

do erscheint; die Normale auf dF sei die Axe eines Systems sphärischer 

Coordinaten und bilde mit dem Radiusvector r den Winkel y. Dann ist die 

durch dF ausgesandte Energiemenge 

do , _^r 
- — 17 dv e "^ 
4/r ' 

Die vom ganzen Körper ausgestrahlte Menge ist 

daher 



(1) 



^/do 



7] e 



— aT 



dv, 




WO die Integration über den ganzen Körper zu er- 
strecken ist. Dabei ist do = — J^ ^ , Nimmt Fig. 6. 

man an (Fig. 6), der strahlende KörperTfüde einen Conus mit dem körperlichen 
Winkel dw, der sich von dF ins Unendliche erstreckt, so wird, da dv = rMw, 
Gleichung (1): ^ 



(2) 



L/^:l^dc.r'e-«Mr = -5- dEde^cos,^. 

7tJ r* \7ta ' 



1) In derselben Weise verfährt später auch E. Loramel, Ugber die Fluorescenz, Wied. 
Ann. 10. p. 449—472 (1880). 

2) S. Smolnchowski de Smolan, Becherches snr nne loi de Olausius au point de vne 
d*nne theorie generale de la radiation. J. de Phyg. (8) 5. p. 488—499 (1896). 

Kayger, Spectroacopie. ü. 3 



34 Kapitel I. 

Liegt auf der anderen Seite der Grenzfläche, von der dF ein Element 
ist, ein Medium B mit gleichem Brechungsexponenten, so gehen die Strahlen 
unter demselben Winkel (p weiter. Der Ausdruck (2) stellt dann also die 
Strahlung eines sehr dicken Körpers unter dem Winkel (p dar und ist einfach 

der Ausdruck des Lambert sehen Gesetzes, wobei — ^— == e das Emissions- 

A7ta 

vermögen darstellt. 

Die ganze von einem Körper durch ein Oberflächenelement ausgestrahlte 
Wärme wird sein 



(3) ^^^ 



7t 



— I sm(fCOS(pdcpi&= H^l-Isincp cos r/^ d 7) = -2AE_. 

Ein solcher Körper erscheint in dicken Schichten schwarz, falls nicht für be- 
stimmte Wellenlängen a genau gleich Null ist. 

Wenn das zweite Medium B nicht denselben Brechungsexponenten hat, 
so tritt durch Brechung eine Aenderung der Richtung ein, indem tp sich in tp 
verwandelt, und es tritt nach den Fresn eischen Formeln eine Schwächung 
des Bündels ein im Verhältniss 

, j. 1_ sin 2 y sin 2 ip f ;i 

"" "2 sin^ ((p + xpj~ L cos'(f/)--i/;)_ ' 
Das scheinbare Emissionsvermögen «' genügt der Gleichung 

M€ dw dF cos (p = c'dw'dF cos y, 
was durch die Beziehungen d w = sin y d qp d ^ , d w' — sin i// d i/; d ^ und das 
Brechungsgesetz : n^ sin x[.f == n, sin y geschrieben werden kann 

Die Menge, welche von einem Conus d w unter dem Winkel qp austritt, ist 

/n ^^ 
(4) fi'dw'dF cos 1// = «d w' cos ipU ( -^ 

Diese Gleichung stellt das Kirchhoff- Clausius sehe Gesetz dar, enthält aber 
noch den Factor M, welcher aussagt, dass die Vermehrung oder Verminderung 
der Emission durch das angrenzende Medium noch vom Winkel qp abhängt. 
Die Gleichung bestreitet somit die Gültigkeit des Lambertschen Gesetzes. 
Uebrigens bekommt der Factor M Bedeutung nur, wenn der Winkel g> gross 
wird. Bei Clausius kommt der Factor nicht vor, da er von der Gültigkeit 
des Lambertschen Gesetzes ausgeht, was ja für schwarze Körper berechtigt ist. 

In Folge der Brechung muss auch das schräg emittirte Licht theilweise 
polar isirt sein. Das haben Provostaye und Desains gefunden, und schon 
Magnus hat als Grund dafür die Brechung erkannt. 

Ist der Brechungsexponent n, für das zweite Medium B grösser, so ist 
die Gesammtstrahlung, die durch die Oberfläche geht: 



1) G. Magnus, Pogg. Ann. 127. p. 604 (1866). 



Emission und Absorption. 35 



n 



(5) ^dFi sin (^cos(]pMdr/>, 

bleibt also angenähert ^ — , aber concentrirt sich in einem Conus, dessen Winkel 

4 et 



. 1 

i^=arcsm — . 
^ n 



Ist der Brechungsexponent n, in B kleiner, so ist die Gesammtstrahlung: 



n 



(6) J^- dF (^y / si» V cos (^Md^). 



Nehmen wir nun an, das Medium B strahle auch aus und habe grösseren 
Brechungsexponenten. Dann ist die Energie, welche von A nach B geht, 

nach (5): 7^ NdF, wo N den Mittel werth von M darstellen soll. Ebenso ist 

4 a, 

die Energie, die von B nach A geht, nach (6): - ''- (— ^ ] NdF. Ist nun die 

Temperatur beider Körper gleich, so müssen nach dem zweiten Hauptsatz die 
sich austauschenden Mengen identisch sein, also 

4a,n=; 4a, nj' 

das lässt sich auch schreiben: €^ : e^ — nj : n*. 

Dies ist ein Satz, der dem Kirch hoff- C lau siusschen analog ist, aber 
die n beziehen sich auf die emittirenden Medien selbst, und e auf die innere 
Strahlung. Es ist der Satz, den Stewart zuerst aufgestellt hat. (Siehe 
p. 10). 

Zu ganz gleichen Resultaten gelangt endlich mit etwas anderer Rech- 
nung Ul janin») in einer Abhandlung über das Lambertsche Gesetz. Er 
zeigt hier, dass dies Gesetz nur für solche Flächen, die gar nichts regelmässig 
reflectiren, gelten könne, und sich für sie aus dem Kirchhoff sehen Gesetz 
ableiten lasse. Dann gelangt er zu dem zuletzt genannten Satze von Smo- 
luchowski de Smolan. 

22. Zwei experimentelle Versuche sind gemacht worden, dies Gesetz zu 
bestätigen. Der erste stammt von v. Quintus Icilius*^): er setzt zu beiden 
Seiten einer Thermosäule Metallwürfel, in denen Wasser im Sieden erhalten 
wird. Zwischen sie und die Säule sind auf beiden Seiten zwei an- 
grenzende Kammern mit Oeflfhungen gesetzt, welche durch Steinsalzplatten ver- 
schlossen sind, so dass die Strahlen von den Siedegefässen durch je zwei gleiche 
Kammern von beiden Seiten auf die Thermosäule fallen. In die erste Kammer 
der einen Seite wird Kohlensäure gefüllt, in die zweite Wasserstoff, auf der 

1) W. V. Uljanin, üeber das Lambertsche Gesetz und die Polarisation der schief emit- 
tirten Strahlen. Wied. Ann. 62. p. 528—542 (1897)- 

2) G. V. Qnintns Icilius, üeber die Abhängigkeit des Strahlungsvermögens der 
Körper von der Natur der umgebenden Mittel. Pogg. Ann. 127. p. 30—45 (1866). 



36 Kapitel I. 

andern Seite in die erste Kammer Wasserstoff, in die zweite Kohlensäure. 
Dadurch ist erreicht, dass das erste Gefass in Kohlensäure strahlt, das zweite 
in Wasserstoff", dass aber die Strahlenbündel in beiden Fällen gleiche Medien 
zu durchlaufen haben; Quintus Icilius wollte auf diese Weise verschieden 
starke Absorption in den beiden zu vergleichenden Gasen unschädlich machen. 
Er findet nun, jdass die ;Strahlung in Kohlensäure stärker sei, nur in einer 
Versuchsreihe ergiebt sich das Umgekehrte. Aus dem Verhältniss der Strah- 
lungen ergiebt sich nach dem Gesetz das Verhältniss der Brechungs- 
exponenten zu 1,0006 + 0,003, während in Wahrheit das Verhältniss der Ex- 
ponenten etwa 1,0003 ist. Das Resultat ist also wenig genau. 

Gegen die Versuchsanordnung erhebt Smoluchowski de Smolan^) 
wohl begründete Bedenken : wenn die Strahlen, wie hier, eine parallele Schicht 
durchdringen und dann in ein anderes Medium austreten, so wird die ver- 
schiedenartige Brechung beim Eintritt der Strahlen aus dem strahlenden 
Körper zum Theil beim Austritt wieder aufgehoben, und man kann, zumal wenn 
der Unterschied der Brechungsexponenten so {gering ist, kein brauchbares 
Resultat erhalten. Er selbst macht nun nach einer complicirten Methode, die 
ich nicht auseinander setzen will, Messungen mit Luft und Schwefelkohlenstoff. Da- 
bei ergiebt sich für das Veriiältniss ihrer Brechungsexponenten 1 ,595, während 
experimentell für lange Wellen gefunden ist: 1,523. Das kann man als eine 
gute Bestätigung des Gesetzes betrachten. 

23. Noch einige im Anschluss an das Kirch ho ff sehe Gesetz ausgeführte 
theoretische Abhandlungen sind zu erwähnen. Lech er 2)! will die innere 
Strahlung und Absorption eingehender berücksichtigen, und nennt die ent- 
sprechend definirten Grössen das wirkliche Ausstrahlungs- und Absorptions- 
vermögen im Gegensatz zu den scheinbaren gleichen Grössen, die im Kirch- 
hoff sehen Satze vorkommen. Er sucht eine Beziehung zwischen diesen 

Grössen und kommt zur Gleichung: — 4 log nat (1 — a) = -!^, wo cp die von 

einem Volumelement ausgehende Strahlung bedeutet, a den davon auf der 
Längeneinheit des Weges absorbirten Bruchtheil, F die Strahlung eines 
schwarzen Körpers. Mir scheint die ganze Betrachtung wenig Bedeutung zu 
haben, so dass ich nicht näher darauf eingehe. Entschieden falsch sind die 
weiteren Schlüsse, die aus der Annahme gezogen werden, das wirkliche Ab- 
sorptionsvermögen sei von der Temperatur unabhängig; Lech er findet nämlieh, 
die Intensität aller Wellenlängen müsse mit gesteigerter Temperatur im gleichen 
Verhältnisse wachsen, die maximale Ordinate der Inten sitätscurve also stets 
derselben Wellenlänge angehören. 



1) S. Smolnchowski de Smolan, |Recherches snr la dependance entre le rayonne- 
ment d'iin corps et la nature du milieu environnant. C. R. 128. p. 230—233 (1896). Siehe 
auch J. de Phys. (3) 5. p. 488—499 (1896). 

2) E, Lecher, Ueber Ausstrahlung und Absorption. Wien. Sitzber. 86. II p. 441 — 490 
(1882); Wied. Ann. 17. p. 477— 518 (1882). 



Emission and Absorption. 37 

34. Wesentlich interessanter ist eine Arbeit von Voigt^. Der Beweis 
von Kirchhoff steht in gar keiner Beziehung zu der theoretischen Behand- 
lung der Optik, sei es, dass man an die elastische oder electromagnetische 
Theorie denkt Voigt will nun versuchen, ob sich nicht ein solcher Zu- 
sammenhang herstellen lasse, ob man nicht von den Differentialgleichungen für 
die liichtbewegung zum Kirchhoff sehen Gesetze gelangen könne. Er nimmt 
also zunächst an, dass die iTheilchen einer Platte |durch irgendwelche Ein- 
wirkung, z. B. chemische, erregt werden, und berechnet die Emission durch 
solche regelmässige homogene Erregung und die Absorption regelmässiger ein- 
fallender Schwingungen. Es ergiebt sich, dass der Quotient beider, der nach 
dem Kirch hoff sehen Satze constant sein sollte, das nicht ist, sondern von 
der Dicke des Körpers und anderen Grössen abhängt. — Nun versucht Voigt, 
da wirklich ungeordnete Bewegungen im Lichte sich nicht annehmen lassen, 
sich dem dadurch zu nähern, dass er incohärente Bewegungen der einzelnen 
Theilchen annimmt, und von Neuem E und A berechnet. Aber auch dann ist 
der Quotient von der Dicke abhängig; er wird davon lunabhängig nur unter 
ganz bestimmten einschränkenden Voraussetzungen, z. B. dass die Dicke der 
Platte gi'oss und die Absorption in ihr sehr klein sei. Damit ist ein all- 
gemeiner Beweis des Satzes als gescheitert zu betrachten. 

2&. Pringsheim^) will beim Beweise des Kirch hoff sehen Satzes die 
Annahme des schwarzen, des absolut spiegelnden und des absolut durchsich- 
tigen Körpers umgehen. Er schliesst folgendermaassen: Ein beliebiger Körper 
K befinde sich in einem geschlossenen adiathermanen Baum von fiberall gleicher 
Temperatur. Er sende in der Zeit 1 die Strahlung E aus, während von den 
Wänden auf ihn die Strahlung e fällt, von der er den Bruchtheil A e absorbirt. 
Da sich die Temperatur nicht ändern kann, ist E =» A e, 

K sei eine Kugel, die Strahlen verschiedener Wellenlänge, die von ver- 
schiedenen Richtungen auffallen,] verschieden absorbirt und reflectirt. Denken 
wir uns die Kugel gedreht, so kann die Temperatur nicht geändert werden, es 
muss also die Strahlung in allen Richtungen im Hohlraum die gleiche Beschaffen- 
heit haben, da die Kugel in allen Richtungen gleich viel absorbiren muss. 

Ist e;^ die Strahlung zwischen den Wellenlängen l und A + d i, so ist 

e= /e;^di, also E = /A;^e;dA. 
*o 

Denkt man sich den Körper K in ganz verschiedene Hohlräume von derselben 

Temperatur gebracht, deren Emission mit e^;^, ^^^'^ ^^ bezeichnet werde, so 
muss, da in allen die Temperatur sich nicht ändern kann, sein 



1) W. Voigt, üeber die [Proportionalität von Emissions- und Absorptionsvermögen. 
Wied. Ann. 67. p. 866—387 (1899). 

2) E. Pringsheim, Einfache Herleitung des Kirchhoffschen Gesetzes. Verh. deutsche 
phjB. Ges. 3. p. 81—84 (1901). 



00 



38 Kapitel I. 

00 00 00 00 ** 

Aa «a di =-yAA e^ dA =y^^A e^ d A = . . . =yA;^ en;.d A. 



Da K ganz willkürlich, also auch A;t g^^z unabhängig von e^;^ ist, so folgt 

^A ^^ ®iA "^ ®2;i ^^ • • • "^ ^nA- 

Die Strahlung in den verschiedenen Hohlräumen ist also 

00 

e = 



d. h. es ist die Strahlung, welche K aussenden würde, wenn A=l ist, es ist 
die Strahlung eines schwarzen Körpers. 

Es wird nun die Strahlung eines Flächenelements dSj des Körpers K zu 
einem andern weit entfernten Flächenelement ds^ des Hohlraums betrachtet 
Nennen wir Ea das Emissionsvermögen des Körpers, d. h. diejenige Strahlung, 
welche in der Zeit 1 von dSj nach dSg gelangt und Wellen von der Länge A 
und bestimmter Schwingungsrichtung besitzt, und nennen wir für den schwarzen 
Körper die entsprechende Grösse Ca, so folgt: die von ds, nach ds^ gelangende 
Strahlung ist : e;^ — E;^ + G. 

Der Körper K sendet nämlich im geschlossenen Hohlraum schwarze Strahlung 
aus, die sich zusammensetzt aus der Eigenstrahlung E; und reflectirter oder 
durchgelassener Strahlung G. 

Die Strahlung G nun, die durch Vermittlung von ds, von ds nach dSj ge- 
langt, ist, wenn wir mit A;^ das Absorptionsvermögen von K für diese Strahlen 
bezeichnen : G = (1 — A;^) ®a > 

also e;t ='^A + (1 — ^a) ^a oder E;^ = A;^ e;^. 

26. Der KirchhoflFsche Satz lautet: beziehen wir E, A und e auf die 
gleiche, sonst aber beliebige Wellenlänge, Temperatur und Polarisationsrichtung, 

so ist stets: -r = e. 

A 

Fällt auf einen beliebigen Körper die Lichtmenge 1 von bestimmter 
Wellenlänge und Polarisationsrichtung, so wird davon im Allgemeinen ein Theil 
durchgelassen, er heisse D, ein anderer Theil absorbirt, A, ein dritter regel- 
mässig reflectirt, R, ein vierter endlich diffus reflectirt, Rj. Also ist 

l = D + A + R-hR„ A = l— D — R — R,. 
Hat der Körper eine glatte Oberfläche, so ist R, = 0; ist er undurchsichtig 
oder so dick, dass er alles absorbirt, so ist auch D = 0, also 

Für diesen Fall kann man die Messung der Absorption ersetzen durch 
die der Reflexion, wie es in der That z. B. bei Metallen geschieht. 

Ist der Körper andererseits ein Gas, so wird man im Allgemeinen R — 
setzen können, und erhält 

A = l-D, j3d = ^- 



Emission und Absorption. 39 

ZWEITER ABSCHNITT. 
Prüfung des KirchholTschen Satzes. 

a) Qualitative Prüfung. 

27. Eine Prüfung des Kirch ho ff sehen Gesetzes*) im strengen Sinne des 
Wortes ist bisher noch kaum erfolgt ; es wäre dazu für einen beliebigen Körper 
und beliebige Temperatur das Emissionsvermögen für eine bestimmte Wellen- 
länge und das Absorptionsvermögen für dieselbe zu messen ; ferner müsste das 
Emissionsvermögen des schwarzen Körpers unter denselben Bedingungen er- 
mittelt werden, um dann zu untersuchen, ob der Quotient der beiden 
ersten Grössen gleich der dritten ist. Sollte das emittirte Licht nicht natür- 
liches sein, so wäre noch eine bestimmte Polarisationsrichtung ins Auge zu 
fassen. Dieselbe Messungsreihe wäre dann für verschiedene Körper und für 
verschiedene Wellenlängen zu wiederholen. Es ist klar, dass wir diese Aufr 
gäbe streng gar nicht lösen können, da wir nicht im Stande sind, eine einzelne 
Wellenlänge aus dem Spectrum herauszugreifen, sondern dass im günstigsten 
Falle ein schmaler Complex von Wellenlängen der Untersuchung unterworfen 
werden könnte. Aber auch diese Prüfung ist, wie gesagt, bisher noch nicht ge- 
nügend unternommen worden. Dagegen sind eine Reihe von Schlüssen, die sich 
aus dem Gesetze ziehen lassen, einer Prüfung leichter zugänglich und sie führen 
denn auch im allgemeinen zu einer qualitativen Bestätigung des Satzes. 

Wir können, indem wir die für eine bestimmte Wellenlänge geltende 

E 

Beziehung — = A, wo E und A wie immer das Emissions- und Absorptions- 
e 

vermögen eines beliebigen Körpers bedeuten sollen, e das Emissionsvermögen 
des schwarzen Körpers, für alle Wellenlängen des Spectrums aufstellen 
und addiren, das Resultat erhalten, dass die Gesammtemission eines schwar- 
zen Körpers gleich sei der Gesammtabsorption des Körpers. Da man 
früher den genannten Quotienten als Emission bezeichnete, können wir somit 
auch sagen, dass die Emission gleich der Absorption sei. Dies Gesetz ist nun 
zwar ausserordentlich oft der experimentellen Prüfung unterworfen worden; 
zahllose Messungen von Leslie, Melloni, Ritchie, Provostaye und 
Desains und Anderen erweisen diese Beziehung soweit richtig, dass sie als 
allgemeingültig schon vor Aufstellung des Kirch ho ffschen Satzes angenommen 
wurde. Wenn man aber jene alten Messungen genauer betrachtet, so findet 
man leicht, dass sie den eigentlichen Bedingungen unseres Falles nicht ent- 
sprechen. Vor allem ist fast nie die Emission und Absorption bei derselben 
Temperatur gemessen worden, sondern die Emission bei hoher, die Absorption 
bei gewöhnlicher Temperatur. Dazu kommt noch, dass die Bedeutung des Ab- 
sorptionsvermögens bei diesen älteren Autoren eine recht unbestimmte ist : man 
lasst irgend einen beliebigen Körper strahlen, misst, \^ieviel er aussendet, und 

1) Siehe hierzu die vortreffliche Abhandlung von A. Cotton in der Revue generale des 
Sciences 1899*, auch Astrophys. J. 9. p. 236— 26S (1S99). 



^ 



40 Kapitel I. 

wieviel davon übrig bleibt, nachdem die Strahlen durch den Körper hindurch- 
gegangen sind, wenn es sich um einen durchsichtigen Körper handelt, oder nach- 
dem sie reflectirt sind, wenn es sich um einen undurchsichtigen handelt Die 
Differenz wird dann als absorbirt betrachtet, wobei im ersten Falle die reflec- 
tirte Menge häufig gar nicht berücksichtigt ist. Der absorbirte Bruchteil ist 
aber in diesem Falle ganz unbestimmt, denn er hängt von der Beschaffenheit 
der zu absorbirenden Strahlung ab. Denken wir uns, um* das an einem besonders 
auffallenden Beispiel zu erkennen, einen Körper, der nur für ein begrenztes Stück 
des Spectrums stark absorbirend ist, und bringen wir ihn vor zwei Strahlungs- 
quellen , von welchen die eine sehr wenig in dem betreffenden Gebiete emittirt, 
die andere viel mehr. Dann wird das Absorptionsvermögen des Körpers im 
ersten Falle sehr klein ausfallen, im zweiten sehr gross. Dieses Beispiel liesse 
sich experimentell verwirklichen, wenn wir als emittirende Körper einmal Stein- 
salz von massiger Temperatur, dann einen schwarzen Körper von hoher Tempe- 
ratur nähmen, als absorbirende Schicht Steinsalz. 

Man findet also, dass für das Absorptionsvermögen, soll es eine bestimmte 
Bedeutung haben, noch Bedingungen hinzuzufügen sind, und zwar, dass der 
emittirende Körper bei der Absorptionsmessung ein schwarzer Körper von der- 
selben Temperatur sein muss, auf welche sich die ganze Messungsreihe bezieht. 

Wenn nun auch, wie gesagt, nicht einer der alten Versuche diesen Be- 
dingungen genügt, so nähern sich ihnen einige doch einigermaassen. So ist 
z.B. bei den Versuchen von Provostaye undDesains') die Temperatur bei 
Messung der Emission meist 100^ und bei der Messung der Absorption nehmen 
sie als Strahlungsquelle eine berusste Fläche von 1 00^, wenn auch freilich die 
absorbirende Schicht Zimmertemperatur hat. Handelt es sich vollends um ud- 
durchsichtige Körper, deren Reflexions- und Absorptionsvermögen sich zweifel- 
los sehr langsam mit der Temperatur ändert, so können wir solche Versuche 
als nahezu streng richtig betrachten, und ihre Resultate als eine gewisse Be- 
stätigung des Kirchhoff sehen Gesetzes far lange Wellenlängen gelten lassen. 

In noch viel oberflächlicherer Art können wir das Gesetz vertreten durch 
den Hinweis auf die zahlreichen Versuche, welche zeigen, dass Körper, welche 
stärker absorbiren als andere, auch stärker emittiren. Auch hier liegen zahl- 
lose alte Beobachtungen vor, auf die näher einzugehen nicht lohnt^). ^ Wir 
finden aber hier diese Thatsache für Wärmestrahlen nicht nur bestätigt für 
feste Körper, sondern nach den sorgsamen Messungen von Tyndall^) auch für 
Gase. Am genau esten ist dies in neuerer Zeit bestätigt worden von Paschen^), 

1) Siehe die Litteraturangaben auf p. 28. 

2) Einen ganz hübschen Vorlesungsversuch dafür siehe: K. T. Fischer, A simple ex- 
periment on thermal radiation. Nat. 62. p. 103—104 (1900). 

3) J. Tyndall. Von den zahlreichen Arbeiten seien hier nur einige erwähnt: Proc. 
Roy. Soc. 10. p. 37—39 (1859); Proc. Roy. Soc. U. p. 558—561 (1860). Phil. Trans. 151. p. 1—36 
(1861); Phil. Trans. 152. 1 p. 59—98 (1S62); Phil. Trans. 154. ü p. 201-225 (1S64); Phil. Trans. 
154. n p. 327— 368 (1864). 

4) F. Paschon, Ueber die Emission erhitzter Gase. Wied. Ann. 50. p. 409—443 (1893); 
Ueber die Emission der Gase. Wied. Ann. 51. p. 1—39 (1894), Wied. Ann. 52. p. 209—237 (1894). 



Emission und Absorption. 41 

der fand, dass von einzelnen Gasen weder ein Emissionsspectrum noch ein 
Absorptionsspectrum zu erhalten sei, während bei andern, wo eine Absorption 
vorhanden ist, auch Emission nachweisbar ist. Dass dasselbe Verhältniss auch 
für die sichtbaren Strahlen gilt, bemerkt schon Stewart*), der findet, far- 
biges Glas strahle erhitzt stärker, als farbloses; ferner fuhrt er den Versuch 
an, dass dunkle Muster auf weissen Porzellanplatten bei höherer Temperatur 
heller scheinen, als der Grund. Denselben Versuch hat später Braun 2) wieder- 
holt, Le Chatelier^) findet, das gelbliche Zinkoxyd strahle bläuliches Licht 
anSy also das, was es am meisten absorbirt. Auch Kirchhoff^) giebt eine hübsche 
Versuchsanordnung: in einem Platinring stellt er eine Perle aus phosphor- 
saurem Natron her; in der Bunsenschen Flamme bleibt die Perle ganz durch- 
sichtig, leuchtet aber auch nicht, während der undurchsichtige Platindraht stark 
emittirt. 

Auch die schon längst bekannte Erscheinung, dass polirte Metalle wenig 
Wärme emittiren, können wir anführen: da sie viel refiectiren, können sie 
nur wenig absorbiren und entsprechend emittiren. — Es Hessen sich noch eine 
ganze Reihe ähnlicher wohlbekannter Thatsachen nennen, die aber alle zum 
eigentlichen Beweise des Kirchhoffschen Gesetzes, das nicht qualitativer, 
sondern quantitativer Natur ist, nur einen geringen Beitrag liefern. 

28. Schon Kirchhoff^) hat eine andere Erscheinung zur Stütze seines 
Satzes herangezogen. Er sagt, wenn man einen Körper, z. B. Platindraht, er- 
hitze, so sende er anfangs nur unsichtbare Wärmestrahlen aus; bei gesteigerter 
Temperatur kommen allmählich immer kürzere Wellenlängen zum Vorschein, 
während die Intensität der Strahlen grösserer Wellenlänge wächst. Daraus 
ergebe sich, dass die Emissionsfunction J für eine bestimmte Wellenlänge unter- 
halb einer bestimmten Temperatur Null sei, dann mit der Temperatur wachse ; 
es folge weiter, dass alle Körper bei derselben Temperatur anfangen rothe, 
gelbe u. s. w. Strahlen auszusenden^), dass aber die Intensität der Strahlen 
sehr verschieden sein könne, da sie proportional ist dem Absorptionsvermögen 
des Körpers für diese Wellenlänge. 

Dass der Satz in dieser Form nicht ganz richtig ist, hat zuerst Planck ß) 
ausgesprochen; die neuesten Resultate über die Strahlungsgleichung des 
schwarzen Körpers zeigen, dass für keine Temperatur und keine endliche 
Wellenlänge das Emissionsvermögen Null wird. Für eine bestimmte Wellen- 
länge giebt es also keine Temperatur, bei welcher e sprungweise von Null 
verschieden wird. 

1) ß. Stewart, On the light radiated by heat^d bodies. Proc. Roy. Soc, 10. p. 385— 
393 (1860). 

2) F. Brann, Ein Versuch über Lichtemission glühender Körper. Göttinger Nachr. 
18S7 p. 465— 467, auch Wied. Ann. 33. p. 413—415 (1888). 

3) Le Chatelier, J. de Phys. (3) L p. 185-205 (1892). 

4) G. Kirchhoff, Pogg. Ann. 109. p. 293 (1860). 

5) Diesen Schluss zieht auch B. Stewart, Edinb. Trans. 22. p, 1—20 (185S). 

6) M. Planck in den Anmerkungen in Ostwalds Classiker Nr. 100. 



42 Kapitel I. 

Practisch ändert das aber nach meiner Äleinung an der Gültigkeit des 
Drap er sehen Gesetzes nichts; wir sehen Licht eines schwarzen Körpers erst, 
wenn seine Intensität einen gewissen Schwellenwerth erreicht hat, also von 
einer durch das Auge des Beobachters und anderen Bedingungen gegebenen 
Temperatur an, und erst von dieser Temperatur an können auch nicht- 
schwarze Körper sichtbar werden. Dasselbe gilt für andere Beobachtungs- 
mittel, Bolometer, photographische Platte u. s. w. Für die Wahrnehmung liegen 
also die Verhältnisse so, als ob der schwarze Körper bei steigender Temperatur 
allmählich kürzere Wellenlängen zu emittiren beginne. Dass für die übrigen 
Körper kleine Unterschiede durch die Grösse des Absorptionsvermögens herbei- 
geführt werden, hat schon Kirchhoff hervorgehoben. Mir scheint somit, 
dass man das Drap er sehe Gesetz mit demselben Recht als gültig oder un- 
gültig bezeichnen kann, wie etwa das Boy le sehe Gesetz. Praktisch schwankt 
die Temperatur, bei der .das Glühen beginnt, für die vei-schiedensten Körper 
auch um weniger als 100^. 

Uebrigens halte ich es. für ziemlich gleichgültig, ob man das Gesetz als 
richtig oder unrichtig bezeichnet, und ich sehe nicht ein, warum Lummer^ 
mit solchem Eifer die Ungültigkeit desselben verficht. 

29. Der Satz ist zuerst von Drap er 2) gefunden worden und wird daher 
das Drap er sehe Gesetz genannt. Freilich hat Drap er das Gesetz nicht so 
bestimmt ausgesprochen, wie man gewöhnlich annimmt. Seine Versuche sind 
folgende : er erhitzt einen ausgespannten Platinstreif durch einen Strom und be- 
stimmt die Temperatur aus der Länge des Streifs. Bei 977^ F fllngt der Draht 
an sichtbar zu werden. Dann bringt er in einen Gewehrlauf Stücke ver- 
schiedener Substanzen: Platin, Kalk, Marmor, Flussspath, Messing, Antimon, 
Kohle, Blei, und erhitzt den Lauf. Dabei zeigt sich, dass alle Substanzen bei 
derselben Temperatur, wie der Gewehrlauf selbst, anfangen sichtbare Strahlen 
auszusenden. — Eine Kritik dieses Versuches, die ihn als ganz verkehrt er- 
scheinen lässt, werden wir sehr bald zu besprechen haben. — Dann kehrt 
Drap er zu dem Platinstreif zurück, dessen Licht bei verschiedenen Tempe- 
raturen er nun spectral zerlegt beobachtet. Bei 1095« F wird er zuerst sicht- 
bar, „the colours were red and greenish-gray**. Bei 1210" „the spectrum 
extended from the position of the fixed line B in the red almost as far as the 
line F in the green; the colours present being red, orange and a tint which 
may be designated as gray. There was nothing answering to yellow. — The 
gray rays emitted by platinum just beginning to shine, appear to be more intense 
than the red; at all events the wires in the field of the telescope are more 
distinctly seen upon them than upon the other colours- I give them the desig- 
nation of gray, for they appear to approach that tint more closely than any 

1) 0. Lummer, siehe Rapport du Congr^s internat. Paris 1900, Vol. 2 p. 56, und: 
Ueber die Gültigkeit des Draperschen Gesetzes. Arch. d. Math. n. Phys. (3) 1. p. 77—90 (1901). 

2) J. W. Draper, On the production of light by heat Amer. J. (2) 4. p. 3<i8— 402 
(1S47), auch Phil. Mag. (3) 30. p. 345—360 (1S47). 



Emission und Absorption. 



43 



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•/£ro«. 



other; and yet it is to be remarked that they are occupying the position of 
the yellow and green regions. — The idea, that as the temperature of a body 
rises it begins to emit rays of increasing refrangibility, has obviously to be 
taken with a certain restriction. Instead of first the red, then the orange, 
theu the yellow, e. t. c. rays, in succession make their appearance, in which 
case the spectrum should regularly increase in length as the temperature rise^, 
we here find, at the very first moment it is visible to the eye, it yields a 
spectrum reaching from the fixed line B to nearly F. — It is to be remarked, 
that while the more refrangible end undergoes a great expansion, the other 
extremitj' exhibits a corresponding though a less change." Aber trotz dieser 
Versuche sagt er am Schluss: ^I conclude, that, as the temperature of an 
incandescent body rises, it emits rays of light of an increasing refrangibility; 
and that the apparent departure from this law, discovered by an accurate 
prismatic analysis, is due to the special action of the eye in performing the 
ftmction of vision." 

Dieses Resultat wird durch 
nebenstehende Fig. 7 illustrirt. Wie 
man sieht, hat D r a p e r sein Gesetz 
gar nicht eigentlich experimentell 
gefanden, sondern nur ziemlich kühn 
vermuthet. Dass auch seine Tem- 
peratnrangaben recht falsch sein 
werden, lässt sich vermuthen; so 
berechnet GrayO nach neueren 
Angaben für den Ausdehnungscoefi- 
cienten des Platins, dass statt 525 ^ C, wo das unzerlegte Licht zuerst sichtbar 
wurde, 490 <* zu setzen sei. Aber diese Zahlen haben sehr wenig Bedeutung, 
sie sind individuell verschieden, auch natürlich in hohem Grade von der 
Lichtstärke des benutzten Spectroscops abhängig. 2) 

30. De la Provostaye und Desains^) hatten ihre Untersuchungen 
über strahlende Wärme damit abgeschlossen, dass sie bei hoher Temperatur 
die Emission verschiedener Substanzen vergleichen wollten. Sie überzogen 
dazu einen Platinstreif auf der einen Seite mit Bleiborat und erhitzten ihn durch 
einen galvanischen Strom; der Streif steht zwischen zwei Thermosäulen so, 
dass beide den gleichen Ausschlag geben, wenn auf beiden Seiten. Platin strahlt. 
Dann erhielten sie sehr verschiedene Ausschläge, wenn die eine Seite mit 

1) P.L.Gray, The minimnm temperature of visibility, Phil. Mag. (5) 37. p. 549 — 
557 (1S94). 

2) üebrigens hat schon viel früher A. Wedgwood (Phil. Trans. 1792, I. p. 28— 47, 
272—282) bemerkt: so verschiedenartige Körper, wie Gold nnd Thon, beginnen bei deraelben 
Temperatur zu leuchten, also wohl alle Körper. 

3) F. de la Provostaye et P. Desains, Determination des pouvoirs emissifs ä de 
hautes temp^ratnres. C. R, 88. p. 440—443 (1854). Note siir la d6termination des pouvoirs 
^»sifs des Corps pour la lumiöre. C. R. 38. p. 977—978 (1854). 



/OPSH 



Fig. 7. 



44 Kapitel I. 

verschiedenen Substanzen überzogen war, und auch verschiedene Verhältnisse 
der Ausschläge, wenn die Temperatur geändert wurde. Auf beiden Seiten ein- 
geschaltete Gasplatten zeigten, dass auch die Qualität der Strahlen verschieden 
sei, indem sie verschiedene Bruchtheile durchliessen. Dann erhitzten sie höher, 
so dass die sichtbare Strahlung mit dem Photometer verglichen werden konnte. 
Um sicher die gleiche Temperatur zu haben, verfuhren sie so, dass sie die eine 
Hälfte des Platins auf der Vorderseite, die andei*e Hälfte auf der Rückseite 
mit der betreffenden Substanz bekleideten ; wenn nun auch durch grössere oder 
geringere Emission der Substanz der Streif mehr oder weniger gekühlt wurde, 
so waren doch für beide Hälften die Verhältnisse identisch. Auch hier er- 
wiesen sich die bei gleicher Temperatur von verschiedenen Körpern aus- 
gestrahlten Lichtmengen sehr verschieden. 

E. Becquerel 1) erhitzt in einem Ofen ein Luftthermometer, eine Thermo- 
säule und verschiedene feste Körper; er beobachtet die zusammengehörigen 
Werthe der Temperatur, des Thermostroms und der Intensität des von der 
Thermosäule ausgestrahlten rothen Lichtes, um dadurch eine Beziehung zwischen 
dieser Intensität und der Temperatur, resp. dem Thermostrom zu erhalten, die 
ihm gestatten soll, für andere Lichtquellen die Temperatur zu ermitteln. Da- 
bei findet er, dass die Intensität des von verschiedenen Körpern bei derselben 
Temperatur ausgestrahlten Lichtes sehr verschieden sein könne, dass aber alle 
undurchsichtigen Körper, wie Platin, Kalk, Magnesia nahezu gleich stark 
strahlen bei allen Temperaturen bis zum Schmelzpunkt von Platin. 

Gegen diese Resultate erheben sich de la Provostaye^), und später 
auch Desains^), da sie den ihrigen widersprechen, und sie erkennen auch 
die Fehlerquelle: wenn man undurchsichtige Körper, die also Licht nur ab- 
sorbiren oder reflectiren, nichts hindurchlassen, in einer geschlossenen Hülle 
erhitzt, so beobachtet man nicht nur das von den Körpern emittirte, sondern 
auch das von der Hülle kommende an ihnen reflectirte Licht. Da nun die 
reflectirte Menge complementär zur absorbirten ist, also auch zur emittirten, so 
müssen alle undurchsichtigen Körper gleich hell erscheinen, da die, welche 
weniger emittiren, genau entsprechend mehr reflectiren, so dass beide Theile 
sich immer zur Strahlung der geschlossenen Hülle (d. h. eines schwarzen Kör- 
pers nach Kirch hoff), ergänzen»). Ganz derselbe Vorwurf triflFt nun auch 



1) E. Becquerel, Recherches sur la dötermination des hautes temperatures an moyen 
de rintensit6 de la lumiöre 6mise par les corps incandescents. C" R. 55. p. 826—829 (1862). 
Ann. chim et phys. (3) 68. p. 49—143 (1863). 

2) F. de la Provostaye, Le corps divers portes ä rincandescence sont-ils ^galement 
Inmineux a meme temperatnr^? C. R. 57. p. 637—639 (1863), auch Ann. chim. et phys. (3) 
60. p. 492—498 (1863). 

3) P. Desains, Recherches sur l'emission des radiation lumiueuses ä la temp^rature 
ronge. C. R. 61. p. 24-27 (1865). Siehe noch E. Becquerel, C. R. 57. p. 681—682 (1863); 
Ann. chim. et phys. (4) I. p. 120—126 (1864); de la Provostaye, C. R. 57. p. 1022—1025 
(1863); Ann. chim. et phys. (4) 1. p. 116—120 (1864). 

4) Dieselbe Erfahrung hat später Ch. E. St. John gemacht, als er die Emission eines 
im Ofen erhitzten Auer-Stmmpfes messen wollte: Ueber die Vergleichung des liichtemissions- 



Emission und Absorption. 46 

die Versuche von Draper in dem Ge wehrlauf, so dass man sagen muss, 
ein experimenteller Beweis für das Drap ersehe Gesetz existirt überhaupt 
nicht Dass es trotzdem in gewissem Sinne *) richtig ist, ergiebt sich vielmehr 
ausschliesslich aus dem Kirchhoffschen Satze, wenn man noch die wohl berech- 
tigte Hypothese hinzunimmt, dass es keinen festen Körper giebt, für welchen das 
Absorptionsvermögen für irgend eine Wellenlänge genau gleich Null sei. 

31. Das Drape rsche Gesetz hat lange Zeit keine weitere Untersuchung 
gefunden, bis H. F. Weber 2) bei Gelegenheit der Messung des Nutzeflfectes 
von Glühlampen darauf stiess. Er findet, dass, wenn der Kohlefaden anfängt 
sichtbar zu werden, das Licht keine bestimmte Farbe habe, sondern „ge- 
spenstergrau oder düsternebelgrau*' erscheine, und im Spectrum genau an der 
Stelle liege, wo bei gesteigerter Intensität sich das Helligkeitsmaximum be- 
findet, im Grelb und Gelbgrün. Wird die Stromstärke gesteigert, so wird das 
Licht gelblichgrau, dann kommt ein röthlicher Ton hinzu, der immer aus- 
gesprochener hellroth wird, um dann durch Orange und Gelb sich schliesslich 
in Weiss zu verwandeln. Im Spectrum sieht man dabei, wie der anfangs graue 
Streifen im Gelb und G^lbgrün sich nach beiden Seiten allmählich ausbreitet. 

Weber beschreibt diese Eesultate, als ob sie etwas von den Drap er- 
sehen Verschiedenes enthielten, während sie vollkommen damit übereinstimmen, 
wenn man sich an die Drap er sehen Worte und Zeichnung hält. Nur war 
Drap er in so fem weiter als Weber, als er die Erscheinung einem physio- 
logischen Einfluss des Auges zuschrieb, während Weber meint, die Strahlung 
mittlerer Wellenlänge werde darum dem Auge am frühesten sichtbar, „weil 
sie auch schon bei der .Temperatur der beginnenden Graugluth die maximale 
Energie besitzt, infolge dessen ihre lebendige Kraft am frühesten jenen 
Schwellen werth übersteigt, welcher vorhanden sein muss, um eine Lichtem- 
pfindung zu veranlassen." 

Weber macht noch weitere Versuche mit verschiedenen Metallen, die 
durch einen untergesetzten Brenner erhitzt werden und deren Temperatur 
durch ein Thermoelement bestimmt wird. Die Erscheinungen sind im Wesent- 
lichen die gleichen, aber Eisen wird schon [bei 390«, Platin bei 390 «, Gold 
bei 4J70 sichtbar. 

32. Diese Arbeit von Weber hat nun eine ganze Reihe anderer her- 
vorgerufen und somit zur Klärung der Frage beigetragen. Stenger 3) sagt, 
dass er genau dieselben Beobachtungen wie Weber gemacht, aber andere 
Schlüsse gezogen habe. Im prismatischen Spectrum liege bekanntlich das 
Maximum nicht im Gelb-grün, wie Weber annehme, sondern im Ultraroth. 

yennOgens der Körper bei hohen Temperatureu und über den Auerschen Brenner. Wiedem. 
Ann. 60. p. 433—450 (1895). 

1) Vergl. § 28. 

2) H. P.Weber, Die Bntwickelung der Lichtemission glühender fester Körper. Berl. 
Ber. 1887, p. 491—504, auch Wied. Ann. 82. p. 256—270 (1887). 

3) F# Stenger, Zur Lichtemission glühender fester Körper. Wied. Ann. 32 p. 271— 
275 (1887). 



46 Kapitel I. 

Die Erscheinung sei nur eine Wirkung des Auges, wie sich leicht durch einige 
Versuche nachweisen lasse : wenn man die Temperatur eines glühenden Bleches 
so wähle, dass in einem lichtschwachen Spectroscop nur noch Gelbgrün sichtbar 
sei, so erhalte man mit einem stärkeren Apparat sofort wieder auch Roth; 
wenn man das Sonnenlicht durch zwei eingeschaltete Nico Ische Prismen ab- 
schwäche, so bleibe zuletzt auch nur der Streif im Gelbgrün übrig. Man 
könne also über die Energievertheilung im Spectrum mit dem Auge überhaupt 
nicht urtheilen, sondern nur mit dem Bolometer. 

Noch eingehender wird in demselben Sinne die Frage von Ebert^) behan- 
delt. Er misst die Energie, die bei verschiedenen Wellenlängen zur Erregung der 
Lichtempfindung nöthig ist, nach einer Methode, die freilich höchst ungenau ist, 
aber für den vorliegenden Zweck doch genügt : das Bild einer Ärgandlampe wird 
auf den Spalt eines Spectroscopes mittelst einer Linse projicirt, zwischen Lampe 
und Linse aber eine verschiebbare Blende eingeschaltet, durch deren Stellung die 
Intensität des Bildes in messbarer Weise verändert werden kann. Von zwei ver- 
schiedenen Beobachtern wird sie so eingestellt, dass in verschiedenen Theilen 
des Spectrums das Licht grade verschwindet oder grade erscheint. Um sich 
von der zufalligen und unbekannten Energievertheilung der Gasflamme zu be- 
freien, benützt E b e r t einen spectralen Intensitäts vergleich von Meyer zwischen 
einer Gaslampe und einer Bogenlampe, und endlich die bolometrische Energie- 
messung im Spectrum der Bogenlampe vonLangley. Auf diesem Umwege 
gelangt er zu einer freilich nur angenäherten Kenntniss der Energievertheilung 
in dem von ihm benutzten Spectrum, und dann aus den Einstellungen der 
Blende für die verschiedenen Farben zur Kenntniss , der relativen Energie- 
mengen, welche nöthig sind, die Farben grade sichtbar zu machen. Das 
Reciproke dieser Zahlen kann man die Empfindlichkeit des Auges für diese 
Farben nennen. 

Bezeichnet man die Empfindlichkeit für die günstigste Wellenlänge mit 1 , 
so finden die beiden Beobachter die in folgender Tabelle gegebenen Resultate : 

Wellenlänge 675^^ 590/i^ 530/m/m bOOfi/ii ilOfjtfx 

Empfindlichkeit 0,04 0,07 1 0,77 0,33 

0,03 0,06 1 0,50 0.25 

Aus diesen Zahlen 2) ergiebt sich nun aufs deutlichste, dass wir in einem licht- 
schwachen Spectrum zuerst das Gelbgrün zu sehen bekommen, dass dazu 
allmählich Farben von kürzerer und längerer Wellenlänge kommen, wobei aber 
im prismatischen Spectrum die Ausdehnung nach kürzeren Wellenlängen rascher 



1) H. Ebert, Ueber den Einfluss der Schwellenwerthe der Lichtempfindung auf den 
Charakter der Spectra. Wied. Ann. 88. p. 136-155 (1SS&). 

2) Aehnliche Bestimmungen sind auch sonst wiederholt ausgeführt worden, z. B. 
S. Lamansky, Ueber die Grenzen der Empfindlichkeit des Auges für Spectralfarben , Pofl^g. 
Ann. 148, p. 633—643 (1S71); S. P. Langley , Energy and vision, Amer. J. (3) 86. p. 359—379 
(18Sb), auch Phil. Mag. (5) 27. p. 1—23 (1SS9) und Ann. chim. et phys. (6) 17. p. 62—93 (18S9); 
W. de W. Abney, On the limit of visibility of the different rays of the spectrni». Prelimi- 
nary note. Proc. Roy. Soc. 40. p. 509— 51b (1891). 



Emission und Absorption. 47 

vor sich geht, als nach längeren. Es wäre heute nicht schwer, für verschiedene 
Temperaturen eines Platindrahtes die Energievertheilung in seinem Spectrum 
anzugeben, und danach genauer die Empfindlichkeit des Auges, oder die zur 
Wahrnehmung einer Farbe erforderliche Energie zu bestimmen. Die Durch- 
messung desselben Spectrums mit Bolometer und Auge wäre gewiss eine dankens- 
werthe Arbeit. 

Jedenfalls aber genügen die Zahlen von Ebert, um die Beobachtungen 
von Draper, Weber und Stenger vollständig aufzuklären. 

Auch Knies*) sagt, die beobachteten Differenzen gegen das Draper sehe 
Gesetz seien rein physiologischer Natur. 

33. Es sind noch einige Versuche auf diesem Gebiete zu erwähnen : E m d e n^) 
bestimmt für verschiedene Körper die Temperatur, bei welcher das erste Glühen 
sichtbar wird; er giebt für Neusilber 403 0, Platin unrein 404 <J, Eisen 405 0, 
Palladium 408 0, Platin rein 408«, Silber 41 5«, Kupfer 415», Gold 423o. ViolleS) 
findet, dass eine gusseiserne Platte bei 350^ ohne bestimmte Farbe sichtbar 
werde. Gray*) benuzt einen Platinstreif; derselbe wird morgens bei einer 
höheren Temperatur gesehen als Abends, und von verschiedenen Personen bei 
verschiedenen Temperaturen, welche zwischen 373^ und 460** liegen. Das 
Licht erscheint neblig weiss, des Morgens aber, wo die Temperatur höher sein 
muss, röthlich. Nach Kenne lly und Fessenden 5) wird Kupferdrath bei 
4930 sichtbar. Petinelli^) erhitzt Gusseisen, und findet, dass eine grössere 
Fläche bei niedrigerer Temperatur gesehen wird, als eine kleinere. Für gut 
strahlende Körper, wie Russ, Metalloxyde, Gusseisen ist die erforderliche Tem- 
pei-atur 404*^, für Glas 460^ Noble') theilt mit, Rayleigh habe das erste 
Licht grünlich-grau gesehen, nicht röthlich. Andere Beobachter nennen es 
bei der niedrigsten Temperatur grau- weiss, dann gelb, dann orange. Nach 
Porter ö) bezeichnen verschiedene Beobachter das erste Licht als gelblich, 
weiss oder röthlich, dann wird es allmählich röthlicher, dann orange. Auch 
Lummer findet schon bei 360 ^ farbloses Licht. ») Simon lo) setzt eine Flamme 
vor den Spectralapparat, spannt zwischen Flamme und Spalt einen Draht aus, 

1) M. Knies, lieber die Weberschen Versuche, betr. das Emissionsvermögen bei be- 
ginnendem Glühen. Tagebl. d. deutsch. Naturf.-Versammlung 62. p. 217—218 (1889). 

2) R. Emden, üeber den Beginn der Lichtemission glühender Metalle. Wied. Ann. 86. 
p. 214— 215 (1889). 

3) J. Violle, Snr le rayonnement des corps incandescents. J. de phys. (3) 1. p. 298 — 
301 (1892). 

4) P.L.Gray, The minimnm temperature of visibility. Phil. Mag. (5) 37. p. 549 — 
557 (1894). 

5) A. E. Kennelly and R. A. Fessenden, Some measurements of the temperature Va- 
riation in the electrical resistanee of a sample of copper. Phys. Rev. 1. p. 260—273 (1894). 

6) P. Petinelli, Sulla temperatura minima di luminositä. Rendic. acc. Lincei (5) 4, 1 
p. 107—111 (1895), auch Nuovo Cim. (4) 1. p. 183-186 (1895). 

7) A. Noble, First visible colour of incandescent iron. Nat. 45. p. 484 — 4S5 (1892). 

8) T. C. Porter, First visible colour of incandescent iron. Nat. 45. p. 558—559 (1S92). 

9) a Lummer, Z«. f. Instrkde. 10. p. 216 (1899). 

10) P.Simon, Experience de cours. J. de phys. (2) 7. p. 79—80 (1S88). 



48 Kapitel I. 

welchen er durch einen Strom g-Umählich erhitzt. Dann ist zuerst eine dunkle 
Linie durch das Spectrum sichtbar, die beim Erhitzen zuerst im Roth ver- 
schwinde, dann im Gelb, im Grün u. s. w., um in derselben Reibenfolge als 
helle Linie zu erscheinen. 

34. Weber hatte bei seinen Beobachtungen hervorgehoben, dass so lange 
noch keine bestimmte Farbe zu erkennen ist, das Licht einen eigenthumlich 
zitternden, schwankenden Eindruck mache; dasselbe wird von anderen ange- 
geben. VioUeO meint, die Empfindung des Lichtes komme schon bei ge- 
ringeren Intensitäten, als die Empfindung der Farbe 2). Die Erscheinung ist 
am ausfuhrlichsten von L u m m e r 3) behandelt und, wie mir scheint, genügend 
erklärt worden. Er geht von der Hypothese von Knies aus, dass die Stäbchen 
der Retina für Licht ohne Farbe empfindlich sind, die Zapfen für die Farbe, 
dass aber erstere empfindlicher seien als letztere. Bei Beginn der Emission 
werden daher nur die Stäbchen gereizt; da diese aber im gelben Fleck des 
Auges, mit dem wir beim Fixiren eines Gegenstandes sehen, fehlen, so ver- 
schwindet das erste Licht, sobald wir die Lichtquelle fixiren, wird sichtbar, 
wenn wir das Auge bewegen, und so kommt der unruhige Eindruck zu Stande. 
Lummer hat diese Erklärung auch durch einige Versuche gestützt. Er 
findet übrigens, dass schon bei 420« ein schwarzer Hohlraum unsichtbar werde. 

35. Eine weitere qualitative Bestätigung seines Satzes findet Kirch- 
hoff bei Berücksichtigung des Polarisationszustandes des emittirten und ab- 
sorbirten Lichtes. Bei undurchsichtigen Körpern wird das auffallende Licht 
theils absorbirt, theils refiectirt. Nennen wir das einfallende Licht 1, den ab- 
sorbirten Bruchtheil A, den reflectirten R, so ist für jede Wellenlänge 1 — R -f A, 
also A = 1 — R , und das K i r c h h ff sehe Gesetz lässt sich in diesem Falle 

E 
schreiben: ^-33^=6, welche Gleichung für jede Wellenlänge und jede Polari- 
sationsebene erfüllt sein muss. Nun wissen wir, dass das reflectirte Licht 
theilweise polarisirt ist, und können daraus den Schluss ziehen, dass das unter 
demselben Winkel emittirte Licht in genau gleichem Grade polarisirt sein 
muss. Dass das wirklich der Fall ist, haben de la Provostaye und De- 
sains4), Magnus'O und Andere nachgewiesen. 

1) J. VioUe, J. de phys. (3) 1. p. 298—301 (1892). 

2) W. V. Bezold hat schon viel früher gefunden, dass bei starker Abschwächang eines 
Spectrums schliesslich ein Bild ohne Farbeneindruck übrig bleibt: Pogg. Ann. 150. p. 283 (1873). 
Derselbe beschreibt einen einfachen Versuch zum Nachweis des Draperschen Gesetzes: Wied. 
Ann. 21. p. 175—178 (1884). 

3) 0. Lummer, Ueber Graugluth und Rothgluth. Wied. Ann. 62. p. 13—29 (1897). 

4) F. de la Provostaye et P. Desains, C. R. 20. p. 757—758 (1899); Ann. chim. et 
phys. (3) 28. p. 252—255 (1849); C. B. 32. p. 86—90 (1851); Ann. chim. et phys. (3) 82. p. 112 
—127 (1851). 

5) G. Magnus, Ueber die Polarisation der ausgestrahlten Wärme und ihren Durchgang 
durch parallele Platten, Berl. Ber. 1866, p. 62—73; auch Pogg. Ann. 127. p. 600—^13 (1866); 
Ueber die Polarisation der Wärme von 100° C, und über die Bewegung bei der Wärmeleitung, 
Berl. Ber. 1S6S. p. 158—168, 249—252; auch Pogg. Ann. 184. p. 45—64 (1868). 



Emission und Absorption. 49 

Einen weiteren Beweis hat Kirchhoff*) geliefert: er sagt, eine parallel 
zur Axe geschliffene Turmalinplatte absorbirte mehr von Strahlen, deren Po- 
larisationsebene parallel der Axe steht. Falls diese Eigenschaft auch bei 
höherer Temperatur erhalten bleibt, muss daher eine Turmalinplatte senkrecht 
zu ihrer Oberfläche Strahlen emittiren, die theil weise polarisirt sind in der 
durch die Axe gelegten Ebene. Das bestätigt der Versuch: „Die benutzten 
Turmalinplatten ertrugen, in die Flamme der Bun senschen Lampe gebracht, 
lange Zeit eine massige Glühhitze, ohne eine bleibende Veränderung zu er- 
leiden. Die Eigenschaft, hindurchgehendes Licht zu polarisiren, kam ihnen 
auch in der Glühhitze zu, wenngleich in erheblich geringerem Grade, als bei 
niederer Temperatur. Es zeigte sich dieses, indem man durch ein doppelt- 
brechendes Prisma durch die Turmalinplatte hindurch nach einem Platindrahte 
sah, der in derselben Flamme glühte. Die beiden Bilder des Platindrathes 
hatten eine ungleiche Helligkeit, doch war ihr Unterschied viel geringer, als 
wenn die Turmalinplatte ausserhalb der Flamme sich befand. Es wurde dem 
doppeltbrechenden Prisma die Stellung gegeben, bei der der Unterschied der 
Lichtstärke der beiden Bilder des Platindrahtes ein Maximum war; gesetzt, 
es wäre das hellere Bild das obere gewesen; es wurden dann nach Entfernung 
des Platindrahtes die beiden Bilder der Turmalinplatte mit einander verglichen. 
Es war das obere Bild, nicht auffallend, aber unzweifelhaft, dunkler als das 
untere; die beiden Bilder erschienen grade, wie zwei gleiche glühende Körper 
erschienen wären, von denen der obere eine niedrigere Temperatur als der 
untere besessen hätte." 

Ganz denselben Versuch hat fast gleichzeitig auch Stewart'^) mit dem- 
selben Erfolge ausgeführt. 

Hier sind weiter die Beobachtungen des Zeem an sehen Phänomens bei 
Absorption anzuführen: wir finden, dass die Emission eines Dampfes sich im 
Magnetfeld ändert^ so dass statt einer Wellenlänge unpolarisirten Lichtes zwei 
oder mehr mit linear oder circular polarisirtem Lichte entstehen. Aus dem 
Kirch hoff sehen Gesetze folgt ohne weiteres, dass derselbe Dampf im Magnet- 
feld dieselben polarisirten Schwingungen absorbiren muss. Darauf hat zuerst 
wohl König 3) hingewiesen, und der Schluss ist durch zahlreiche Beobach- 
tungen bestätigt; das nähere Eingehen darauf sei für das Kapitel über den 
Zee man -Effect aufgespart. 

36. Der Satz war von Kirchhoff aufgestellt, um dadurch die F raun - 
hofer sehen Linien, oder genauer gesagt, um die Erscheinung zu erklären, 
dass ein Dampf grade die Wellenlängen absorbirt, welche er selbst emittirt. 
Diese Erscheinung giebt denn auch einen erheblich feineren Prüfstein für die 

1) G. Kirchhoff, Pogg. Ann. 109. p. 299 (1860). 

2) B. Stewart, On the nature of the light emitted by heated tourmaline. Proc. Roy. 
Soc.lO. p. 503— 505 (1860), auch Phü. Mag. (4) 21. p* 391—393 (1861). 

3) W. König, Beobachtung des Zee manschen Phänomens. Wiedem. Ann. 62. p. 240 
-248 (1897). 

Kay 8 er, Spectrowopie. II. 4 



50 Kapitel I. 

Richtigkeit des Gesetzes ab, als die bisher besprochenen, aber auch nur eiuen 
qualitativen, keinen quantitativen, da bisher wenigstens noch nie das Emis- 
sionsvermögen und Absorptionsvermögen für eine bestimmte Linie genügend 
gemessen worden ist. 

KirchhoffO bemerkt, nach allen bekannten Thatsachen müsse man er- 
warten, dass die Energiecurve eines schwarzen Körpers einen continuirlichen 
Verlauf habe, d. h. dass die Energie sich mit der Wellenlänge langsam ändere, 
so dass sie durchweg für benachbarte Wellenlängen ähnliche Grösse habe. 
Wenn wir daher finden, dass das Emissionsspectrum eines Dampfes disconti- 
nuirlich sei, nur für einzelne scharf begrenzte Theile eine messbare Intensität 
besitze, so folge aus dem Gesetz, dass auch das Absorptionsvermögen sich 
sprungweise ändern müsse und nur für die emittirten Wellenlängen einen er- 
heblicheren Werth haben könne. Daraus folgt dann, dass ein Dampf grade 
d i e Wellenlängen stark absorbirt, welche er bei derselben Temperatur emittirt 

Dieser Satz darf nicht, wie es mitunter geschieht, umgekehrt werden, 
ein Köi-per emittirt nicht alle Wellenlängen, welche er absorbirt; das sieht 
man sofort, wenn man Körper von niedriger Temperatur nimmt, die wohl ab- 
sorbiren, aber nicht emittiren; das 'Emissionsvermögen ist zwar immer dem 
Absorptionsvermögen proportional, aber auch dem Emissionsvermögen des 
schwarzen Körpers, muss also trotz beliebig grossen Absorptionsvermögens 
oo klein bleiben, so lange der schwarze Körper die betrefiFende Wellenlänge 
nicht in endlichem Maasse emittirt. 

Das Kirch hoff sehe Gesetz gilt für alle Körper, für feste ebenso, wie 
für flüssige und gasformige, natürlich immer unter der Beschränkung, unter 
welcher es ausgesprochen ist, nämlich unter der Voraussetzung, dass die Emis- 
sion ausschliesslich auf Kosten von Wärme geschehe und entsprechend die ab- 
sorbirte Strahlung nur in Wärme verwandelt werde. Da nun, wie wir in 
einem späteren Kapitel ausführlich erörtern werden, bei leuchtenden Dämpfen 
die Erfüllung dieser Bedingung nicht sicher ist, man in neuerer Zeit sogar 
immer mehr dazu neigt, sie als selten erfüllt zu betrachten, so wird man die 
Prüfung des Gesetzes an Dämpfen als zweifelhaft ansehen müssen, aber er- 
warten können, dass es bei glühenden festen Körpern, wo wir nach allgemeiner 
Annahme eine reine Wärmeemission haben, erfüllt sei. 

37. Wir wollen uns trotzdem zuerst mit den Dämpfen beschäftigen, weil 
hier das Gesetz zuerst von Kirch hoff selbst angewendet ist, und weil wir 
in der That in zahllosen Fällen eine qualitative Bestätigung finden. Wir 
denken uns also vor einem glühenden Körper, der ein continuirliches Spec- 
trum liefert, einen glühenden Dampf und zerlegen das durchgegangene Licht 
zu einem Spectrum; dann wird der Dampf Theile des durchgehenden Lichtes 
absorbiren, aber gleichzeitig dieselben Wellenlängen emittiren. Die Bedingung 
dafür, dass die Linien dunkel auf hellerem Grunde erscheinen, ist schon von 



1) G. Kirchhoff, Pogg. Ann. 109. p. 292 (1860). 



Emission und Absorption. 51 

Kirchhoff*) ausgesprochen worden: der feste Körper rauss sich auf höherer 
Temperatur befinden, als der Dampf, auf um so höherer, je weiter er von einem 
schwarzen Körper in Bezug auf seine Emission entfernt ist. Nehmen wir 
nämlich an, der feste Körper sei ein schwarzer von der Temperatur t des 
Dampfes, so wird er von einer der in Frage kommenden Wellenlängen e emit- 
tiren. Der Dampf absorbirt davon Ae, er emittirt E = Ae, also grade so 
viel, als er absorbirt, Verlust und Gewinn compensiren sich, die Linie er- 
scheint weder hell noch dunkel. Ist aber der schwarze Körper heisser, so 
emittirt er mehr von der betreffenden Wellenlänge, e', wo e' > e. Der Dampf 
absorbirt nun Ae', emittirt Ae, also die Absorption überwiegt, wir erhalten 
eine dunkle Linie. Wäre umgekehrt der schwarze Körper kühler, so würde 
die Emission des Dampfes überwiegen, und wir würden eine helle Linie sehen. 
Ist endlich der feste Körper nicht schwarz, so emittirt er weniger, als der 
schwarze von gleicher Temperatur, verhält sich also wie ein kühlerer schwarzer 
Körper, und seine Temperatur muss höher getrieben werden, damit eine Ab- 
sorptionslinie sichtbai* wird. Man kann daher die Bedingung für die „üm- 
kehrung" einer Linie genauer so aussprechen, dass man sagt, für den Körper, 

E 
dessen Strahlung absorbirt wird, muss E grösser sein, als für den Dampf ^ . 

Ein schöner Versuch, welchen mir vor etwa 20 Jahren Kirchhoff mit- 
theilte, lässt dies leicht qualitativ bestätigen : lässt man Sonnenlicht durch eine 
Lithiumflamme gehen, so kann man im Spectrum die Lithiumlinie dunkel, gar 
nicht oder hell sehen, je nachdem man die Intensität des Sonnenlichtes durch 
vorgehaltene Mattglasplatten weniger oder mehr abschwächt. 

88. Kirchhoff war also im Eecht, wenn er eine Bestätigung seines 
Satzes in dem Umstände erblickte, dass er eine grosse Anzahl von Linien der 
Elemente im Sonnenspectrum als dunkle Linien vorfand, und seit seiner Zeit 
ist die Zahl der dadurch erklärten Fraunhofer sehen Linien noch ungemein 
gewachsen. Aber das Gesetz scheint zu verlangen, dass alle Linien eines 
Elementes umgekehrt werden, und das ist nun keineswegs der Fall. Man 
braucht nur eine der Listen, wie sie z. B. Hasselberg für verschiedene 
Elemente aufgestellt hat 2), anzusehen, um sich zu überzeugen, dass selbst von 
den stärkeren Linien eines in der Sonne zweifellos vorhandenen Eleöfentes 
manche unter den Frau nhof ersehen Linien fehlen, während schwächere 
vorhanden sind. Eine Erklärung dafür ist freilich in unserer Unkenntniss der 
irdischen Spectra leicht zu finden: wir wissen, dass sich die Spectra mit der 
Temperatur und anderen Bedingungen zum Theil ganz ausserordentlich stark 
ändern, so dass vielfach z. B. das Bogenspectrum eines Elementes mit seinem 
Funkenspectrum sehr wenig Aehnlichkeit hat! Wir können also immer sagen, 
die in der Sonne fehlenden Linien gehören zu einer anderen Temperatur oder 

1) Kirchhoff, Pogg. Ann. 100. p. 294 (1860). 

2) Siehe z. B. Cobalt und Nickel, Kongl. Svenska Vet. Ak. Handl. 28. No. 6 (1896) p. 42 
oder Vanadium, ibid. 32. Nß. 2 (1899) p. 37. 

4* 



52 Kapitel I. 

sonstigen anderen Bedingungen, als sie in der Sonne vorhanden sind, es sind 
Linien, welche von der Sonnenhülle auch nicht emittirt werden würden. Dann 
aber müssen wir erwarten, dass wenigstens die Linien, welche wir unter Um- 
ständen, — in der Chiomosphäre und in den Protuberanzen, — hell zu sehen 
bekommen, sich unter den dunklen Linien befinden. Aber auch das ist nicht 
der Fall : die Heliumlinie sehen wir in strahlender Intensität in Emission, aber 
unter den F raun ho ferschen Linien ist sie gewöhnlich nicht sichtbar, wenn 
auch vielleicht einige Male Spuren von ihr wahrgenommen sind.*) 

Wenn ein Dampf ausserordentlich schwach absorbirt und in sehr dünner 
Schicht vorhanden ist, so könnte seine Absorption unbemerkbar schwach bleiben; 
da aber dann die Emission entsprechend schwach sein muss, so kann man 
ofiFenbar bei der Heliumlinie diese Erklärung nicht verwenden. Es liesse sich 
femer annehmen, dass ein Dampf so tief in der Sonnenhülle liege, dass seine 
Temperatur nicht genug unter der der Schichten liegt, welche das continuir- 
liche Spectrum geben; dann könnte keine ümkehrung eintreten. Aber auch 
das trifft hier nicht zu, denn wir sehen die helle Linie stets in den obersten 
Schichten. Ich sehe daher nicht ein, wie man das Fehlen der dunklen He- 
Linie erklären soll. Wilsing^) meint, die Linie sei hell immer nur am Rande 
gesehen, wo wir durch eine dicke Schicht hindurchblicken; [damit lasse sich 
also die Annahme vereinigen, die Schicht sei so dünn, dass wir Absorption 
auf der Sonnenscheibe nicht sehen. Diese Erklärung scheint mir nicht zu ge- 
nügen : da man oft bei den Sonnenflecken D, sehr hell sieht, müsste es hier auch 
dunkel gesehen werden. 

Man darf nun natürlich weder schliessen. He sei ein StofiF, der nur emittire, 
nicht absorbire^), noch schliessen, das Kirchhoffsche Gesetz gelte nicht, son- 
dern man wird sagen müssen, dass wir die Bedingungen für das Verhalten 
des He auf der Sonne nur noch nicht erkannt haben. 

39. Auch im Laboratorium sind zahlreiche Untersuchungen über die 
Umkehi'barkeit gemacht worden; ichbrauchehiernurdie Arbeiten vonLocky er *) 
und die besonders ausführlichen von Live ing und De war ^) zu nennen. Auch 

1) J. N. Lockyer, C. R. 60. p. 121—128 (1869). Eine Beobachtung von A. Riccö ist 
zweifelhaft: Alcnni singolari fenomeni spettroscopistici , Mem. soc. spettr. Ital. 15. p. 41 — 43 
(1886f; siehe dazu Astrophys. J. 2. p. 236—237 (1895). 

2) J. Wilsing in Scheiner, Spectralanalyse der Gestirne, p. 202. Leipzig 1890. Siehe 
auch J. Wilsing, lieber die Bedeutung der anomalen Dispersion des Lichts für die Theorie 
der Sonnenchromosphäre und der Protuberanzen. Astron. Nachr. 156. Nr. 3735 p. 225—229 (1901). 

3) Siehe z. B. E. Spee, Sur la raie dite de rHelium, Bull, de Belg. (2) 48. p. 379— 
396 (1880). 

4) Siehe namentlich: J. N. Lockyer. On the absorption of great thicknesses ofmetaUic 
and metalloidal vapours. Proc. Roy, Soc. 22. p. 371— 372 (1874); J. N. Lockyer and W. 
Chandler Roberts, On the absorption-spectra of metals volatilized by the oxyhydrogen 
^ame. Proc. Roy. Soc. 28. p. 344—349 (1875). 

5) Siehe namentlich eine Reihe von Abhandlungen mit dem Titel: On the reversal of 
the lines of metallic vapours. Proc. Roy. Soc. 27. p. 132—136 (1878). ibid. 27. p. 350—854 
(1878). ibid. 27. p. 494—496 (1878). ibid. 28. p. 352—358 (1879). ibid. 28. 367—872 (1879). 
ibid. 28. p. 471—475 (1879). ibid. 29. p. 402—406 (1879). ibid. 82» p. 402—405 (1881). 



Emission und Absorption. 63 

in diesen Arbeiten hat sich gezeigt, dass es durchaus nicht möglich ist, alle 
Linien eines Spectrums, die in Emission erscheinen, dunkel gegen einen höher 
temperirten Hintergrund zu erhalten. Aber darin liegt kein Widerspruch 
gegen das Kirch ho ff sehe Gesetz. 

In einer ganz neuen Arbeit behauptet Scheiner ^) ebenso entschieden 
wie falsch, es widerspreche den einfachsten Folgerungen ausdem Kirchhof f- 
schen Gesetz und sei daher unmöglich, dass in einem Spectrum gleichzeitig 
helle und dunkle Linien desselben Stoffes vorkämen. Es wird daher vielleicht 
nicht überflüssig sein, etwas näher auf die Theorie einzugehen ; dass practisch 
kein einziges Bogenspectrum photographirt werden kann, indem nicht gleich- 
zeitig helle und dunkle Linien desselben Stoffes vorkommen, weiss wohl sonst 
jeder, der auch nur oberflächlich mit der Literatur bekannt ist. 

Ich setze also zwei leuchtende Körper (1) und (2) voraus, von welchen 
(2) dem Beobachter zugekehrt ist. (1) strahle wie ein schwarzer Körper, 
sein Emissionsvermögen für irgend eine Wellenlänge sei e. Die Temperatur 
von (2) sei so hoch, dass das Emissionsvermögen eines schwarzen Körpers da- 
bei e' sei, so emittirt (2): E = e'A, wenn E und A sein Emissions- und Ab- 
sorptionsvermögen bedeuten. Ist (1) allein vorhanden, so haben wir also e; 
wird (2) davorgesetzt, so absorbirt es davon eA, fügt hinzu E = e'A, wir 

haben im Ganzen 

e -i- e' A — e A « e — (e — e*) A. 

Damit die Linie dunkel erscheine, muss e — (e — eOA um einen gewissen 
Bruchtheil kleiner sein, als e ; die Linie ist also desto dunkler, einen je grösse- 
ren Bruchtheil (e — e')A von e ausmacht. 

(e — e')A wird desto grösser, je grösser beide Factoren sind, (e — eO 
wächst mit der Temperaturdifferenz beider Körper, wird 0, wenn diese ver- 
schwindet. Also der zweite Körper muss kälter sein. Aber auch wenn das 
der Fall ist, braucht Absorption noch nicht einzutreten, wenn nämlich A gleich 
oder sehr klein ist. Aus der Erscheinung der langen und kurzen Linien 
z. B. wissen wir, dass es in jedem Spectrum viele Linien giebt, welche nur bei 
hoher Temperatur erscheinen, für welche aber bei niedi'iger Temperatur E und 
somit A gleich' werden. Das sind die kurzen Linien, während die langen 
Linien hoher und niedriger Temperatur entsprechen. Wir werden also nur 
erwarten können, dass die stärksten langen Linien umgekehrt erscheinen ; wie 
viele von ihnen, das hängt noch von (e — e') ab. Steigern wir diesen Werth, 
indem wir den Körper (1) heisser machen, so wächst jedenfalls die Zahl der 
umgekehrten Linien; steigern wir ihn aber, indem wir (2) kühler machen, so 
ändern sich gleichzeitig die Werthe von A, und der Erfolg lässt sich nicht 
voraussehen ; er hängt ganz davon ab, ob die Zunahme von (e — e') oder die 
Abnahme von A überwiegt. 

Im allgemeinen muss man sagen, dass die interessanten Versuche von 

1) J. Scheiner, lieber die Sternspectra mit theila hellen, theils dunklen Wasserstoff- 
limen. Astron. Nachr. 156, Nr. 3733 p. 195—199 (1901). 



54 Kapitel I. 

Liveing und Dewar das Kirchhoffsche Gesetz sehr schön bestätigen; es 
ist ihnen in vielen Fällen gelungen, ganze Reihen von Linien umzukehren, oder 
auch die Temperatur des Hintergrundes so zu erhalten, dass Linien verschwin- 
den, Emission und Absorption sich gi'ade das Gleichgewicht halten. *) 

40. Es giebt noch eine andere Art, die ümkehrung von Spectrallinien 
zu erhalten, welche man „Selbstumkehrung" genannt hat: wenn man den 
leuchtenden Dampf in sehr reichlicher Menge erzeugt, so wird er sich von 
seiner Erzeugungsquelle nach allen Seiten verbreiten und sich dabei abkühlen, 
wir werden also in der Mitte Dampf von höherer Temperatur, aussen solchen 
von niedrigerer Temperatur haben, und damit sind die Bedingungen gegeben, 
welche zu einem Ueberwiegen der Absorption über die Emission nöthig sind. 
Der einzige Unterschied gegen den vorigen Fall ist nur der, dass nicht Theile 
eines continuirlichen Spectrums, sondern eines discontinuirlichen absorbirt 
werden. 

Zuerst hat Kirch hoff die Erscheinung beobachtet und richtig gedeutet. 
Dann fand sie wieder Fizeau'^), als er metallisches Natrium verbrannte; er 
sah dabei die Linien des Natriums nicht hell, sondern dunkel, oder wenigstens 
in der Mitte dunkel, da die absorbirende Linie nicht so breit ist, wie die emit- 
tirte. F i z e a u verstand die Erscheinung nicht und konnte sie nicht mit dem 
K i r c h h ff sehen Gesetz in Beziehung bringen. Dann hat besonders C o r n u 3) 
auf sie aufmerksam gemacht, und heute ist sie jedem wohl bekannt, der mit 
Bogenspectren arbeitet. Im Bogen sind die Bedingungen reichlicher Dampf- 
entwicklung und der Wärmezufuhr im mittelsten Theile besonders günstig, so 
dass bei zahlreichen Linien Selbstumkehr auftritt. Aber auch hier ist es nur 
eine relativ kleine Zahl von Linien, für die das Gesagte gilt, was man 
wieder wie oben erklären muss, dass der absorbirende Dampf kühler ist und 
daher nicht alle Linien genügend emittirt, daher auch nicht absorbirt, welche 
vom heisseren Dampfe emittirt werden, umgekehrt können somit nur die Linien 
erscheinen, die vom Dampfe bei tieferen und bei höheren Temperaturen emit- 
tirt werden, es sind somit in gewissem Sinne die wichtigsten, weil am leich- 
testen auftretenden Linien, und damit erklärt sich auch die hervorragende 
Rolle, welche die sich selbst umkehrenden Linien überall in den Spectren 
spielen. Wie wir an anderer Stelle sehen werden, sind es die „langen Linien" 
von L c k y e r. (Siehe Kap. IV.) 



1) G. D. Liveing and J. Dewar, On the circumstances producing the reversal of 
spectral liues of metals. Cambr. Proc. 4. p. 256—265 (1S82); auch: On an arrangement of the 
electric arc for the study of the radiation of vapours, together witb preliminary results. Proc- 
Roy. Soc. 84. p. 119—122 (1882). 

2) H. Fizeau, Note sur la lumi^re ömise par le sodium brillant dans l'air. C. R. ö4. 
p. 493—494 (1862). 

3) A. Cornu, Sur le renversement des raies spectrales des vapeurs mötaUiques. C. R. 
78. p. 332— 337 (1879); Sur les raies spectrales spontanement renversables et l'analogie de 
leurs lois de repartition et d'intensite avec celles des raies de l'hydrogöne. C. R. 100. p. IISI 
— 118S (1S<^5), auch J. de Phys. (2) 5. p. 03—100 (1886). 



Emission und Absorption. 55 

Dass aber die Zahl der Linien mit Selbstamkehr so relativ gering ist, 
liegt auch zum Theil an der ungenügenden auflösenden Kraft unserer Instru- 
mente. Photographirt man z. B. das Bogenspectrum des Eisens durch einen 
Apparat mit etwa zwei Prismen, so wird man äusserst wenige umgekehrte 
Linien entdecken. Deren Zahl nimmt schon erheblich zu, wenn man ein grosses 
Concavgitter verwendet und hier wieder steigt sie sehr mit der Ordnung des 
Spectrums. Die Umkehrung, die sich fast stets nur auf die Mitte der Emissions- 
linie beschränkt, ist in zahlreichen Fällen so fein, dass es sehr grosser auf- 
lösender Kraft bedarf, um sie sichtbar zu machen. So können wir wohl an- 
nehmen, dass bei wesentlich grösserer auflösender Kraft, als wir in unseren In- 
strumenten zur Verfügung haben, auch die Zahl der Linien mit Selbstumkehr 
einen grösseren Theil aller ausmachen würde. 

Fassen wir diese ganze Klasse von Erscheinungen zusammen, so müssen 
wir sagen, dass sie eine schöne Bestätigung des Kirchhoffschen Satzes in 
qualitativem Sinne darstellen, nur bei der Heliumlinie scheinen andere Verhält- 
nisse vorzuliegen. 

Es sind zahlreiche Methoden vorgeschlagen worden, um das Absorptions- 
vermögen eines Dampfes für die Wellenlängen zu zeigen, welche er selbst 
emittirt, — ein wichtiger Vorlesungsversuch zum Beweise des Kirchhoffschen 
Satzes. Solche Angaben für Na machen z. B.: 

G. Kirchhoff, Abh. Berl. Akad. 1861. p. 74-77; 

W. Crookes, Phil. Mag. (4) 21. p. 55—57 (1861) auch Chem. News 8. 
p. 2—3 (1861); 

H. G. Madan, Phil. Mag. (4) 29. p. 338-339 (1865); 

A. Weinhold, Pogg. Ann. 142. p. 321-323 (1871); 

J. L. Soret, Arch. sc. phys. et nat. (2) 41. p. 64—65 (1871); 

E. Cleminshaw, Phil. Mag. (5) 19. p. 365—368 (1885), 

O. Tumlirz, Rep. f. phys. Techn. 28. p. 404—405 (1887); 

W. Merkelbach, Zs. f. phys. u. chem. Unterr. 6. p. 253 (1892); 

M. Glos er, Zs. f. phys. u. chem. Unterr. 6. p. 303. (1893). 

Sehr schön lässt sich die Absorption zeigen, wenn man dicht vor den 
Spalt einer Bogenlampe eine Gebläseflamme setzt, in welcher etwas metallisches 
Xa auf einem eisernen Löflfel oder Platinnetz verdampft wird. Darauf folgt 
eine Linse und das Prisma. Zweckmässig setzt man über die Flamme einen 
eisernen Cylinder, der nur zwei Spalte zum Ein- und Austritt des Lichtes be- 
sitzt, ev. noch eine dritte Oeifnung zur Einführung des Löffels. 

41« GouyO hat werthvoUe photometrische Untersuchungen über gefärbte 
Flammen ausgeführt, deren Resultate zum Theil hierher gehören. Er unter- 
sucht die Durchsichtigkeit von Flammen, die er vollkommen findet für alle 
Wellenlängen, mit Ausnahme derer, welche die Flamme in den Linien aus- 

1) A. Gouy, Recherches photometriques sur les flammes color6es. Ann. chim. et phys. 
(5)ia p. 5—101 (1879). Siehe auch C. R. 88. p. 269—272 (1876), C. R. 85. p. 70—72 (1877), 
CR. Se.p. 878—880, 1078—1080 (1878). C\R.88. p. 418— 421 (1879). J. d. Phys.O. p. 19—27 (1880). 



56 



Kapitel I. 



sendet. Für diese Theile wird die Messung in der Weise ausgeführt, dass 
mit einem Spectralphotometer die Intensität der Linien gemessen wird, wenn 
eine und wenn zwei Flammen hinter einander vor dem Spalt stehen; statt der 
zweiten Flamme kann auch ein Spiegel gesetzt werden. Nennen wir die 
Emission einer Flamme E, den Bruchtheil, welchen sie absorbirt A, die Emis- 
sion von zwei Flammen E', so ist: 

E' = E4-E(I— A) = E(2 — A); S^ = 2 — A = k. 



E^ 
E 



7.S 



16 



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1 
























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IC 


>0 1 


10 H 


>C W 


18 


2C 


H> 22 


i> 



Fig. 8. 



Gouy findet, dass k gleich 2 ist, d. h. A=«0 für den continuirlichen Grund. 
Für die Linien erweist es sich abhängig von der Intensität der Flammen- 
färbung: Bei sehr schwacher Färbung ist k = 2, nimmt dann ab, erreicht bei 

bestimmter Intensität ein 
^^' ' ' ' ' ^ ^ ' ^ ' ' ' Minimum, nimmt dann 

wieder etwas zu, um 
dann dauernd assympto- 
tisch abzunehmen. Die 
beistehende Curve, Fig. 8, 
giebt die Resultate für 
die D - Linien wieder. 
Diese Curve, welche die 
nach willkürlichem Maass 
gemessenen Intensitäten 
als Abscissen, die Werthe von k als Ordinaten zeigt, ergiebt somit eine sehr 
complicirte Beziehung zwischen Emission und Absorption, zeigt aber doch 
wenigstens, dass der Dampf die von ihm emittirten Wellenlängen absorbirt. 
Aehnliche Curven ergaben sich für Linien von Rb, K, Li, Sr, Ca, Ba, Tl, für 
alle Linien, welche untersucht wurden; der Endwerth von k lag zwischen 
1.28 und 1.47, d. h. A zwischen 0.72 und 0.53. 

Gouy führte auch Messungen über Banden aus und fand dabei merk- 
würdiger Weise immer k = 2, d. h. für die Banden würde das Kirch hoffsche 
Gesetz nicht gelten, sie würden von den Flammen emittirt, aber nicht absor- 
birt werden. Ich gestehe, dass ich dies Resultat für falsch halte. Der Grund 
für diese Ansicht ist, dass wir sonst die Umkehrung der Banden ebenso finden, 
wie die Umkehrung der Linien; so haben wir im Sonnenspectrum unter den 
Fraunhoferschen Linien die Kohle- und Cyanbanden, welche andererseits 
Haie') hell in der Chromosphäre gesehen hat. Dieselben Banden sind im 
Kohlebogen hell, Liveing und De war 2) aber haben eine Bande im Bogen 
umgekehrt erhalten. Von zahlreichen Elementen sind Bandenspectra theils in 
Emission, theils in Absorption bekannt, für sehr wenige allerdings beides. Das 
liegt aber wohl nur daran, dass wir die Temperaturen nicht beliebig herstellen 

1) G. E. Haie, Carbon in the chroraosphere. Astrophys. J. 10. p. 287—288 (1899). 

2) G. D. Liveing and J. De war, Note on the reversal of the spectnim of cyanogen. 
Proc. Roy. Soc. 83. p. 3 — 4 (ISSt). InTestigations on the spectnim of Magnesium. Proc. Roy. 
Soc. 44. p. 241—252 (1888). Siehe p. 247. 



Emission uod Absorption. 57 

können, sondern von der der Knallgasflamme direct zu der des Kohlebogens 
übergehen müssen. In einzelnen B]ällen sind aber die Banden in beiden Formen 
bekannt, so beim Jod und beim Natrium. Wenn daher Gouy keine bemerk- 
bare Absorption gefunden hat, so möchte ich das auf die Structur der Banden 
schieben : sie bestehen ja aus einzelnen Linien mit Zwischenräumen, welche in 
einem scharfen Spectrum einen weit grösseren Raum einnehmen, als die Linien 
dazwischen. Da nun für die Wellenlängen der Zwischenräume jedenfalls keine 
Absorption vorhanden ist, so ist es wohl möglich, dass die Gesammt Wirkung 
der Bande den Charakter der Zwischenräume zeigt, zumal, wenn das Absorp- 
tionsvermögen für die Banden klein ist. 

b) Quantitative Prüfung. 

42. Auch für Kohlensäure und Wasserdampf sind Banden in Emission 
und Absorption bekannt, und wir verdanken Paschen i) eine sehr sorgfältige 
Untersuchung und Vergleichung derselben. Damit hat Paschen den einen 
der bisher bekannten Versuche zu einer quantitativen Prüfung des Kirchhoff- 
schen Satzes bei Gasen verbunden. 

Wenn wir die Dicke eines durchsichtigen strahlenden Körpers immer 
mehr wachsen lassen, so wächst seine Emission, aber nur bis zu einer be- 
stimmten Grenze, nämlich bis seine Emission gleich der eines schwarzen Kör- 
pers von derselben Temperatur geworden ist. Die Absorption dagegen wächst 
unbegrenzt mit der Dicke. Nennen wir nämlich die Emission für bestimmte 
Wellenlänge E, das Absorptionsvermögen A, und denken wir uns einen Körper 
von der Dicke n, so strahlt seine vorderste Schicht aus : E. Die zweite Schicht 
strahlt auch E aus, davon absorbirt die erste EA, so dass austritt: 

E — EA = E(l — A). 
Die dritte Schicht emittirt E, davon lässt die zweite durch E (1 — A), die erste 
absorbirt davon wieder A, lässt also austreten E(l — A)*u. s. w. Die vom 
Körper emittirte Lichtmenge ist die Summe En der von den einzelnen Schichten 
herrührenden, also 

E,=E[1 + (1-A) + (1-A)2 + (i_A)n-i] = Ej]^^j^J-|[l-(l-A)nl. 

Da A, also auch 1 — A ein echter Bruch ist, kann man (1 — A)*^ durch 

Erhöhung von n so nahe, als man will, gleich Null machen; dann aber ist die 

E 
emittirte Menge : En = -r- — e. 

Der entsprechende Werth von n repräsentirt eine so dicke Schicht, dass 
aus noch grösserer Tiefe kommende Strahlen die Oberfläche nicht mehr er- 
reichen, sondern vollständig absorbirt werden. Daher ist für solche Dicke 
das Absorptionsvermögen gleich 1, daher das Emissionsvermögen gleich e. 
Durch diese Ueberlegung kann man ohne Eechnung das gleiche Eesultat erreichen. 

l) F. Paschen, üeber die Emission der Gase. Wied. Ann. 51. p. 1—39 (1894). 



58 



Kapitel I. 



Paschen führt seine Versuche folgendermaassen aus: er hat durch 
frühere Versuche gefunden, dass eine 7 cm iicke Schicht von Kohlensaure die 
Bande von der Wellenlänge 5,12 jm fast ebenso stark emittirt und absorbirt^ 
wie eine 33 cm dicke Schicht, d. h. sie verhält sich schon fast wie eine un- 
endlich dicke Schicht, strahlt und absorbirt wie ein schwarzer Körper. Er 
bestimmt nun die Emission einer solchen Schicht bei verschiedenen Tempera- 
turen zwischen 1 50^ und 500^. Die Kohlensäure befindet sich dabei in einem 
Messingrohr, welches nach dem Bolospectrometer zu eine spaltförmige Oeffnung 
besitzt und durch untergesetzte Gasflammen erhitzt wird. Bei dieser An- 
ordnung fällt die gemessene Strahlung etwas zu klein aus, denn erstlich ent- 
weicht aus der ßohröflfhung etwas Kohlensäure, so dass sich eine kühlere ab- 
sorbirende Schicht zwischen Rohr und Spectrometerspalt befindet, und zweitens 

enthält auch die übrige Zimmerluft Kohlen- 
säure, welche, wie Paschen zuerst fand, 
in dem continuirlichen Spectrum eines 
festen Körpers schon erhebliche Absorp- 
tionsstreifen hervorruft. Da endlich die 
Schicht noch nicht ganz als unendlich 
dick zu betrachten ist, so erhält man im 
ganzen zu kleine Werthe der Emission. 
— Andererseits setzt Paschen an die 
Stelle der spaltförmigen Oeflfnung des 
Messingrohres ein etwa ebenso breites 
Platinblech, welches berusst ist und durch 
einen Strom auf beliebige Temperaturen 
erhitzt werden kann, und misst die Emis- 
sion für dieselbe Region des Spectrums, 
wo die Bande der Kohlensäure liegt. Die 
durch die Absorption der Kohlensäure in 
der Zimmerluft hervorgerufene Erniedri- 
gung dieser Wärmemenge wird herauscorrigirt ; trotzdem müssen wir auch 
diese Angaben als etwas niedriger, als die eines schwarzen Körpers betrachten, 
da das berusste Blech nicht ganz so stark strahlt, wie ein schwarzer Körper. 
Da aber dieser Unterschied gering sein wird, so werden wir erwarten können, 
dass die Emission der Kohlensäure stets etwas geringer sein wird, als die des 
Bleches, aber nahe herankommen muss. Das bestätigt der Versuch; Flg. 9 
giebt die Curven für die Emission der Kohlensäurebande, Curve 1, und des 
Platinblechs, Curve 2, als Functionen der Temperatur. 

Dieser Versuch ist als die beste Bestätigung des Kirchhoff sehen Ge- 
setzes zu betrachten, die bis dahin in quantitativem Sinne ausgeführt worden ist. 
Er Hesse sich heute viel exacter ausführen, indem man einen glühenden Hohl- 
raum als schwarzen Körper benutzt, indem man das Kohlensäurerohr durch 
eine diathermane Platte verschliesst , indem man endlich die Luft zwischen 



*uu 


























350 




































































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300 




















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200 


















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10 





20 


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h) 


H 


N> 


SO 








Temperatar 

Fig. 9. 



Emission und Absorption. 59 

Bohr und Bolometer frei von Kohlensäure macht. Es wäre sicher sehr ver- 
dienstlich, wenn derartige Messungen mit aller möglichen Genauigkeit aus- 
geführt und damit das Gesetz quantitativ so exact wie möglich geprüft würde J) 

43. Aus der obigen Betrachtung, dass eine Schicht von passender Dicke 
die Intensität einer bestimmten Linie so stark machen muss, wie die Inten- 
sität derselben Wellenlänge im Spectrum eines schwarzen Körpers, ergiebt 
sich noch eine interessante Folgerung, die ebenfalls der Prüfung fähig wäre. 
Die nöthige Dicke ist für jede Linie verschieden: je kleiner ihr Absorptions- 
Tcrmögen, desto grösser muss die Dicke sein. Für eine sehr dicke Schicht, 
wie sie sich in einzelnen Fällen gewiss erreichen Hesse, würde die Intensität 
aller Linien der eines schwarzen Körpers für die betrefiPende Wellenlänge 
gleich sein. Denkt man sich die so erhaltenen Intensitäten als Ordinaten zu 
den entsprechenden Wellenlängen als Abscissen aufgetragen, und legt eine 
Curve durch ihre Endpunkte, so müsste man die Emissionscurve eines schwarzen 
Körpers von derselben Temperatur erhalten 2). Ein solcher Versuch wäre sehr 
interessant und würde mancherlei Aufschlüsse geben ; er würde z. B. gestatten, 
die Temperatur zu bestimmen, welcher die Emission entspricht, da wir aus 
der Emissionscurve eines schwarzen Körpers heute seine Temperatur mit ziem- 
licher Genauigkeit ermitteln können. Für Gase in Geisslerröhren, bei denen 
sich dicke Schichten relativ leicht herstellen lassen, und bei welchen obige 
Frage von besonderem Interesse wäre, würde der Versuch gewiss lohnend sein. 
Freilich wissen wir grade in diesem Falle nicht, ob wir es mit einer reinen 
Wärmestrahlung zu thun haben, ob also der Kirch ho ffsche Satz gilt; um 
so interessanter wäre aber der Versuch. 

44. Gehen wir nun zu den Versuchen über, welche mittelst fester Körper 
zur Prüfung des Gesetzes gemacht worden sind. Diese Körper scheinen ganz 
besonders zu einer Prüfung geeignet, weil bei ihnen sicherlich die Emission 
als Wirkung der Wärme allein aufzufassen ist. Am Steinsalz hat Stewart 
gefunden, dass es vorzugsweise die Strahlen absorbirt, welche es emittirt; hat 
er doch aus dieser Thatsache die Beziehung zwischen Emission und Absorp- 
tion geschlossen. In ähnlicher Weise hat später Magnus 3) gefunden, Stein- 
salz sende nur eine Art von Wärmestrahlen aus, und absorbii'e auch nur diese 
Strahlen. Auch Baür*) kommt über dies Resultat nicht hinaus. 

1) Auch F. Koset ti giebt an, eine Schicht leuchtender Gasflammen von 1 m Dicke habe 
fast die Q«sammtstrahlung eines schwarzen Körpers. C. R. 89. p. 781--783 (1879), auch Atti 
acc. Lincei (3) 4. p. 115—138 (1879). 

2) F. Paschen, Wiedem. Ann. 51. p. 30. Auch R. v. Kövesligethy , Grundzüge einer 
theoretischen Spectralanalyse, Halle bei Schmidt, 1890, spricht p. 285 ein solches Gesetz aus, 
aber nicht f&r unendlich dicke Schicht und daher falsch. 

3) G. Magnus, üeber Emission, Absorption und Reflexion der bei niederen Tempera- 
turen ausgestrahlten Wärme. Berl. Ber. 1869, p. 201—232; Pogg. Ann. 139. p. 431— 457, 
582—593 (1870). Siehe auch Rep. Brit. Ass. 1869, p. 214—215; Pogg. Ann. 188. p. 333—334 
(1869); Berl. Ber. 1869. p. 482— 4S3. 

4) C, Baur, Die Strahlung des Steinsalzes bei verschiedenen Temperaturen. Wiedem. 
Ann. 19. p. 17—21 (1883). 



60 Kapitel I. 

Dann liegt eine Arbeit von RizzoO vor, der die Emissionscurve und 
die Absorptionscurve für Cobaltglas zu ermitteln sucht. Er erhitzt das Glas 
bis zur Rothgluth und misst die Emissionscurve im sichtbaren Theil des Spec- 
trums mit einem sehr unempfindlichen Bolometerapparat. Dann bestimmt er 
die Absorptionscurve desselben Glases; dabei zieht er, wie es scheint, die Re- 
flexion nicht in Rechnung, sondern berechnet die Absorption einfach aus dem 
Verhältniss der Intensitäten einer Lichtquelle mit und ohne eingeschaltetes 
Glas. Dass dabei sehr grosse Fehler auftreten können, ist klar. 

So findet der Verfasser keine Spur von Proportionalität zwischen Emis- 
sions- und Absorptionscurve. Mit dem Auge sehe man eine starke Emission 
im Blau, wo keine Absorptionsbande liege. Das Kirch ho ff sehe Gesetz gelte 
nicht. Mir scheint diese Arbeit ganz ungenügend, um einen solchen Schluss 
zu rechtfertigen. 

Bouman^) führt für Glas und Quarz eine gleiche Untersuchung durch, 
misst ausserdem noch für dieselbe Temperatur die Emissionscurve von Kupfer- 
oxyd, welches nahezu wie ein schwarzer Körper strahlt. Er bildet dann den 

E 
Quotienten -^, der nach dem Gesetz gleich der Emission des schwarzen Kör- 
pers sein soll. Für Glas bestätigt sich dies, während für Quarz die Zahlen 
so klein sind, dass wegen der unvermeidlichen Beobachtungsfehler die Quo- 
tienten bedeutungslos werden. Wir haben hier somit wieder eine der wenigen 
bisher ausgeführten Arbeiten, welche sich eine wirkliche Prüfung des Kirch- 
hoff sehen Satzes als Ziel gesteckt haben. Es genügt eben durchaus nicht 
zu zeigen, dass die Emission proportional der Absorption sei, — darin liegt 
nicht das Gesetz, sondern das könnte und wird wahrscheinlich der Fall sein 
auch in Fällen, wo das Kirch hoff sehe Gesetz nicht gilt, weil noch chemische, 
electrische oder andere Energie zur Emission Veranlassung giebt, — sondern 
man muss zeigen, dass der Quotient beider Grössen gleich der Emission eines 
schwarzen Körpers ist. Es wäre sehr wünschenswerth , und für den mit der 
Benutzung des Bolometers oder eines ähnlich empfindlichen Instrumentes Ver- 
trauten nicht schwierig, solche Messungen für eine grössere Reihe von Körpern 
durchzuführen. 

45. Abramczyk-^) hat die Emission und Absorption von Steinsalz 
untersuchen wollen, allein leider nicht in der heute allein zu Fortschritten 
führenden Weise der spectralen Zerlegung, sondern nach der alten Methode 
mit absorbirenden Schirmen, etwa wie es Stewart machte. Er glaubt die 
Resultate von Magnus im ganzen bestätigt zu haben, dass nämlich die von 

1)G. B. Rizzo, SuU estensione della legge di Kirchhoff intorno aUa relazione fra 
l'assorbimento e remissione della luce. Atti acc. Torino 29. p. 424—433 (1894). 

2) J. P. Bon man, Emissie en absorptie van glas en kwarts bij verschillende tempera- 
turen. Versl. K. Ak. v. wetensch. Amsterdam 5. p. 438—442 (1897). Auszug aus einer Disser- 
tation, Groningen 1897, die ich leider nicht kenne. 

3) M. Abramczyk, Ueber die Wärmeemission des Steinsalzes. Wiedem. Ann. 64. 
p. 625—054 (1898). 



Emission und Absorption. 61 

Steinsalz ausgestrahlte Wärme aus zwei Theilen bestehe, wovon der eine stark, 

der andere wenig durch Steinsalz absorbirt werde ; der erste Theil entspreche 

seiner Wellenlänge nach dem Gebiet der metallischen Absorption und Reflexion 

des Steinsalzes. Dieser Schluss hat zu interessanten Bemerkungen und zu 

einer schönen Bestätigung des Kirchhoff sehen Gesetzes geführt. Rubens 

und Aschkinass^) bemerken nämlich dagegen, für Stellen mit metallischer 

Seflexion könne man gai* nicht ohne Weiteres starke Emission annehmen. 

Diese Stellen entsprechen zwar auch starker Absorption, aber der absorbirte 

Bruchtheil könne doch relativ gering gegen den reflectirten sein, und dann 

könne die Emission dieser Wellenlängen auch gering sein. Aschkinass"^) 

berechnet dann für Quarz die Emissionscurve aus den Messungen von Ni- 

chols^) über das Reflexionsvermögen des Quarzes und der Emissionscurve 

des schwarzen Körpers nach der Wienschen Gleichung. Er benutzt dazu das 

E 
Kirchhoffsche Gesetz in 'der Form: -. — ^ "^ ^- Dabei ergiebt sich nun 

1 — K 

das Eesultat, dass in der Gegend des Spectrums, wo der Quarz ganz undurch- 
sichtig ist, einen Streifen mit metallischer Absorption erzeugt, die Emission nicht 
ein Maximum, sondern ein Minimum zeigt. Das würde zunächst offenbar ein 
Widerspruch gegen das Kirchhoffsche Gesetz scheinen; aber mit Unrecht: 
der Absorptionsstreif im Spectrum kommt mehr durch die starke Reflexion 
jener Wellenlängen, als durch ihre Absorption zu Stande, daher braucht ihm 
keine starke Emission zu entsprechen. 

Es ist in der That zu unterscheiden zwischen den Fällen, wo man von 
Absorptionscoefficienten und denen, wo man von Extinctionscoefficienten zu 
sprechen pflegt. In beiden Fällen wird das Licht beim Durchgang durch eine 
Platte des Körpers geschwächt in dem Sinne, dass weniger austritt als ein- 
tritt; aber das beruht auf ganz verschiedenen Ursachen: im ersten Falle wird 
die geordnete Aetherbewegung in ungeordnete Molekularbewegung verwandelt, 
das Licht wird absorbirt, in Wärme verwandelt. Nur in diesem Falle kann 
nach dem Kirch ho ff sehen Gesetz der Absorption auch Emission entsprechen, 
hn zweiten Falle dagegen, dem der metallischen Reflexion, wird das Licht 
ebenfalls nicht hindurchgelassen, und zwar schon durch ausserordentlich dünne 
Schichten nicht. Die Lichtenergie wird aber dabei nicht in Wärme verwan- 
deltj oder nur in sehr geringem Betrage, sondern das Licht wird reflectirt und 
es entspricht der ündurchlässigkeit des Körpers für bestimmte Wellenlängen 
keine starke Emission dieser Wellenlängen. Man sollte in solchen Fällen von 
scheinbaren Absorptionsstreifen sprechen. 



1) H. Bnbens und £. Aschkinass, Die Reststrahlen von Steinsalz .und Sylvin. 
Wiedem. Ann. 65. p. 241—256 (1898), siehe p. 255. 

2) E. Aschkinass, Ueber die Emission des Quarzes in dem Spectralbereich seiner 
metalliflchen Absorption. Verh. physik. Ges. Berl. 17. p. 101—105 (1898). 

3) E. F. Nichols, Wiedem. Ann. 60. p. 401—417 (1897), auch Physic. Rev. 4. p. 297— 
313 (1897). 



62 



Kapitel 1. 



Diese Bemerkung ist zuerst wohl von Lord RayleighO gemacht 
worden. In gleichem Sinne äussert sich später Duhem^): „On peut ainsi 
obtenir des lignes sombres correspondant non aux radiations 6mises par le gaz, 
mais aux radiations diffusöes. C'est Texplication des spectres d'absorption." 
In dieser Allgemeinheit und mit Anwendung auf die Gase darf das aber wohl 
nicht gesagt werden. 

Die Thatsache, dass Extinction und Emission sich nicht entsprechen, ist 
jedermann geläufig bei Metallen ; dass sie auch für schmale Streifen des Spec- 
trums, für Stellen metallischer Reflexion gilt, ist aber wohl oft übersehen 
worden. 

Die Richtigkeit dieses Schlusses wird dann experimentell bestätigt durch 
RosenthaP), der die Emission und Reflexion des Quarzes, Glimmers und 
Glases für lange Wellen bestimmt, wobei er die Strahlen durch ein Steinsalz- 



^^. 1 1 \ 1 1 

*. 

\\ 

^ 



7.1f* 



7.S6 



8.^2 



0.97 



9.¥9 



10.05 C^ 



Fig. 10. 



prisma zerlegt und mit einer Rubens sehen Thermosäule misst. Die direct ge- 
fundene Emissionscurve wird dann verglichen mit der aus der Reflexion mit- 
telst des Kirch hoff sehen Gesetzes berechneten, und dabei zeigt sich völlige 
Uebereinstimmung. Fig. 10 giebt zum Beispiel das Resultat für Quarz: die 
punctirte Curve stellt die Emission eines schwarzen Körpers (oxydirte Kupfer- 
platte) bei 325^ C dar, die gestrichelte die aus der Reflexion berechnete Emis- 
sionscurve des Quarzes bei derselben Temperatur, die ausgezogene endlich die 
direct beobachtete Emission. Eine bessere Uebereinstimmung dürfte nicht zu 
erwarten sein. 



1) J. W. Strutt. On the reflection and refraction of light by intensely opaque matter. 
Phil. Mag. (4) 48. p. 321—338 (1872). 

2) Duhem, Sur le renversement des raies du spectre. J. de phys. (2) 4. p. 221— 
225 (1885). 

3) H. Rosenthal. Üeber die Absorption, Emission und Reflexion von Quarz, Glimmer 
und Glas. Wiedem. Ann. 68. p. 783—800 (1899). 



Emission und Absorption. 68 

46. Es sind damit die wichtigsten Erscheinungen und Versuche be- 
sprochen, welche eine Prüfung des Kirch hoff sehen Satzes und seiner Conse- 
quenzen gestatten, und man wird zugeben müssen, dass der Satz sich bewährt, 
soweit unsere geringen Kenntnisse Schlüsse zu ziehen gestatten; freilich wird 
man auch sagen müssen, dass die quantitativen Prüfungen ausserordentlich 
spärlich sind. Betrachtet man aber die qualitativen Versuche, welche also nur 
zeigen sollen, dass solche Wellenlängen absorbirt werden, welche der Körper 
emittirt, so findet man bald, dass diese Regel noch sehr vielfach gilt, wo das 
Kirchhoffsche Gesetz nicht mehr anzuwenden ist, dass sie gilt nicht 
nur für ganz verschiedene Temperaturen des emittirenden und absorbirenden 
Körpers, sondern sogar für verschiedene Aggregatzustände, und auch in Fällen, 
wo durchaus nicht die Strahlung auf Kosten von Wanne erfolgt. Schon 
Kirchhoff und Bunsen*) beschreiben den Versuch, dass ziemlich kühler 
Xatriumdampf die Wellenlängen der D-Linien absorbire, und machen darauf 
aufmerksam, dass von dieser niedrigen bis zur höchsten erreichbaren Tempe- 
ratur die Absorption sich auf dieselbe Wellenlänge beschränke. Aehnliches ist 
in vielen Fällen gefunden, von welchen ich nur einige wenige anführen will : 
die Kohlensäure^) erzeugt in kaltem Zustand Absorptionsbanden, welche, wenn 
man von einer geringen mit steigender Temperatur zunehmenden Verschiebung 
absieht, an derselben Stelle des Spectrums liegen, wo erhitzte Kohlensäure ihre 
Emissionsbanden giebt. Dasselbe zeigt sich bei Wasserdampf, und hier giebt 
nicht nur flüssiges Wasser Absorptionsbanden, die mit den Emissionsbanden 
des Wasserdampfes übereinstimmen^), sondern nach Saunders^) sogar auch 
Eis. Ein anderes oft erwähntes Beispiel bildet Erbin und Didymoxyd; 
Bahr 5) hat bekanntlich gefunden, dass diese Körper die einzige Ausnahme 
von der Regel bilden, dass feste Körper ein continuirliches Speotrum emit- 
tiren. Sie zeigen helle Bänder, die angeblich identisch sind mit den Ab- 
sorptionsbändern, welche diese Erden in Lösungen oder in Glasflüssen zeigen. 
Neuere Messungen liegen aber nicht vor, und ich bin etwas zweifelhaft, ob die 
alten berechtigt sind. Alles dies sind Fälle, wo die Absorption sich unverän- 
dert auf dieselben Wellenlängen erstreckt, auch wenn die Temperaturveränderung 
so weit geht, dass eine Aenderung des Aggregatzustandes damit verbunden ist. 

Andererseits finden wir, dass Emission und Absorption sich entsprechen, 
auch wenn die Emission nicht auf Kosten von Wärme entsteht: wir können 
hier die in Geiss 1er sehen Röhren leuchtenden Gase nennen, bei welchen man 
auch Umkehrungserscheinungen beobachten kann. So ist es nicht selten, dass 



1) G. Kirchhoff und R. Bunsen, Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen. 
Pogg. Ann. UO. p. 161—189 (1260), siehe p. 188. 

2) Siehe F. Paschen, Wiedem. Ann. 51. p. 1—39 (1894). 

3) F. Paschen, üeber die Emission der Gase. Wiedem. Ann. 52. p. 209—237 (1894). 

4) F. A. Saunders, On the absorption of ice in the ultra-red. Johns Hopk. Univ. Circ. 
18. Xo. 140, p. 58—59 (1899). 

5) J. Bahr, XJmkehmng der Absorptionsstreifen im Erbinspectrum. Ann. Chem. u. 
Pharm. 185. p. 376 |1865). 



64 Kapitel I. Emission und Absorption. 

man die Natriumlinien umgekehrt erhält, wenn so starke Entladungen durch das 
Rohr gehen, dass das Glas angegriffen wird. Hier kann man vielleicht noch 
annehmen, dass es sich wirklich um sehr hohe Temperatur handle und wir eine 
Wäxmeemission vor uns haben. Aber das ist wohl sicher nicht mehr der Fall 
bei einem Rohr mit Wasseretoff, und in einem solchen haben Live in g und 
Dewar^) und andere die Wasserstoff linien umgekehrt beobachtet. 

Es ist hier noch ein eigenthümlicher Versuch von Burke^) zu nennen. 
Er untersucht die Absorption von üranglas, wenn dasselbe fluorescirt und wenn 
es das nicht thut, und findet, dass es in ersterem Falle mehr absorbirt von 
den von Uranglas ausgestrahlten Wellenlängen, als im letzteren Falle; das 
heisst also, dass das Glas, wenn es sich in dem Zustande befindet, wo es leuchtet, 
auch ein erheblicheres Absorptionsvermögen besitzt, als in dem nichtleuchten- 
den Zustande. 

Wir sehen somit, dass sich qualitativ Emission und Absorption in vielen 
Fällen noch entsprechen, wo von der Gültigkeit des Kirchhoff sehen Gesetzes 
keine Rede sein kann. Ob sie sich aber in allen Fällen entsprechen, das ist 
wohl sehr zweifelhaft. 



1) G. D. Liveing and J. De war, Note on the reversal of hydrogen lines; and on the 
ontbnrst of hydrogen lines when water is dropped into the arc. Proc. Roy. Soc. 86. p. 74— 
76 (188S). 

2) J. Bnrke, Some experiments on absorption and fluorescence. Rep. Brit. Ass. 1896, 
p. 731. On the change of absorption prodaced by fluorescence. Phil. Trans. 191 A. p. 87— 
104 (1898). 



KAPITEL IL 



STRAHLUNG FESTER KÖRPER. 



Kayter, Speotzoscopie. II. 5 



ERSTER ABSCHNITT. 

6e8ammt8trahlung. 

47.0 Kirchhoff2) sagte in seiner Abhandlung: „Die mit J bezeichnete 
Grösse (das Emissionsvennögen des schwarzen Körpers) ist eine Function der 
Wellenlänge und der Temperatur. Es ist eine Aufgabe von hoher Wichtigkeit, 
diese Function zu finden. Der experimentellen Bestimmung derselben stehen 
grosse Schwierigkeiten im Wege; trotzdem scheint die HoflEhung begründet, sie 
durch Versuche ermitteln zu können, da sie unzweifelhaft von einfacher Form 
ist, wie alle Functionen es sind, die nicht von den Eigenschaften einzelner 
Körper abhängen, und die man bisher kennen gelernt hat." 

Trotz der so grossen Wichtigkeit der Aufgabe ist es erst in den letzten 
Jahren gelungen, sie einigermaassen zu lösen; es waren bis dahin nicht nur 
die Schwierigkeiten sehr grosse, sondern auch die bekannten Instrumente ganz 
imgenägend. Die Aufgabe war, für jede Wellenlänge die Energie der emit- 
tirten Strahlen als Function der Temperatur oder für jede Temperatur die 
Energie als Function der Wellenlänge zu ermitteln, und aus den so gefundenen 
Curvenschsjen den mathematischen Zusammenhang zwischen J, k und T fest- 
zustellen. Beobachtungen im sichtbaren Spectrum mit Hülfe des Photometers 
konnten natürlich nicht zum Ziele führen, weil das dem Auge zugängliche Ge- 
biet einen viel zu geringen Theil des Ganzen ausmacht, weil die bei der sicht- 
baren Emission in Frage kommenden Temperaturen nicht genau genug gemessen 
werden konnten, und weil vor Allem das Auge gar nicht die wirkliche Ener- 
gie misst, sondern die optische Helligkeit eine, wie es scheint, für jedes Auge 
verschiedene Function der Wellenlänge und Energie ist. 

Wir können somit die Emission nur messen, wenn wir die Strahlung 
wieder in Wärme verwandeln und die Messungen mit Thermometer oder Thermo- 

1) Von znsammenfassenden DarsteUnngen der in diesem Kapitel behandelten Gegen- 
stände siehe: 

0. Lnmmer, Bayonnement des corps noirs. Rapport pr^sent^ an Congr^s international 
de Physique 1900, Paris bei Ganthier- Villars 1900, Vol. 2, p. 41—99. Mit der hier gegebenen 
DarsteUnng stimme ich freilich in Vielem nicht überein, namentlich nicht in der Beurtheilung 
Ton Paschens Arbeiten. Dasselbe gilt von der rein polemischen Abhandlung: 0. Lamm er 
und E. Pringsheim, Kritisches zur schwarzen Strahlung. Drudes Ann. 6. p. 192 — 210 (1901) 
Siebe die Antwort von F. Paschen: Ueber das Strahl ungsgesetz des schwarzen Körpers. 
Entgegnung auf Ausführungen der Herren 0. Lummer und E. Pringsheim. Drudes Ann. 
e. p. 646—658 (1901). 

Ch. E. Guillaume, Les lois du rayonnement et la thöorie des manchons ä incandescence. 
B^v. g6n. des sciences 12. p. 35S— 368, 422—434 (1901). Eine Darstellung von E. Prings- 
heim ist mir nicht zugänglich: Naturw. Rundschau 15. p. 1—2, 17—19 (1900). 

2) G. Kirch hoff, Pogg. Ann. 109. p. 292 (1860). 

5* 



68 Kapitel U. 

Säule ausführen. Aber diese Instrumente waren so wenig empfindlich, dass 
man in einem einigermaassen reinen Spectrum keine zuverlässigen Messungen 
machen konnte. Erst seitLangley sein Bolometer erfunden, schien die Auf- 
gabe lösbar, und L angle y selbst war der erste, der ihr näher trat; aber er 
streifte sie nur gelegentlich, machte sie nicht zu einem seiner Haupt- 
ziele. Das Verdienst, dies gethan zu haben, namentlich die Frage ernstlich ins 
Auge gefasst und die experimentellen Vorarbeiten erledigt zu haben, gebührt in 
erster Linie Paschen, der nach Jahre langer Arbeit auch sein Ziel en^eichte. 
Später haben sich auch andere, Lummer, besonders mit Pringsheim, ferner 
Rubens und Kurlbauman der endgültigen Lösung sehr wesentlich betheiligt. 

Neben dem experimentellen Wege stand auch der theoretische offen, dessen 
Resultate freilich immer erst experimentell geprüft werden müssen. Er ist 
ebenfalls von verschiedenen Seiten eingeschlagen worden. Das Hauptverdienst 
gebührt hier wohl Wien, der durch die Aufstellung des „Verschiebungsgesetzes'' 
die Grundlage für alles Weitere, auch für die Verwerthung der experimentellen 
Ergebnisse, geschaffen hat. Sein Gedanke, den Lichtdruck, das Doppler sehe 
Princip und den zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie zu ver- 
binden, ist sehr schön und fruchtbar gewesen. Neben ihm ist in erster Linie 
Planck zu nennen, der von der electromagnetischen Theorie ausgehend das 
wahre Strahlungsgesetz gefunden zu haben scheint. Es ist sehr erfreulich, 
dass der experimentelle und der theoretische Weg zu gut übereinstimmenden 
Resultaten geführt haben. 

48. Die gesuchte Gleichung soll die Energie der Strahlung für jede 
Wellenlänge und Temperatur geben. Es wird also vorausgesetzt, dass man 
die Strahlung in ihre einzelnen Wellenlängen zerlegtem Spectrum misst, wo- 
durch sich die ungemeine Schwächung der zu messenden Grösse ergiebt Da 
erschien es sehr viel einfacher, die unzerlegte Strahlung, dieGesammtstrah- 
lung, zu ermitteln, und sie als Function der Temperatur darzustellen und da- 
mit in gewissem Sinne einen Theil der Hauptaufgabe zu lösen; freilich nur 
in gewissem Sinne, denn die Lösung dieser Frage erleichtert nicht die der 
Hauptfrage, ergiebt sich dagegen von selbst mit der Lösung der letzteren. Die 
Gesammtstrahlung, die wir durchweg mit S bezeichnen wollen, ist ja die Summe 
der Energieen aller einzelnen \\'ellenlängen, ein Integral nach l über J von 
bis (X', Da aber die Aufgabe experimentell viel leichter ist, ist sie zuerst in 
Angriff genommen und auch gelöst worden. 

Die Zahl der Ausdrücke, welche für die Gesammtstrahlung S oder die 
Einzelstrahlung J (so will ich durchweg die Energie bezeichnen, welche in 
einer Wellenlänge , oder besser gesagt zwischen a und l + A). enthalten ist), 
aufgestellt worden sind, ist sehr gross, man kann über ein viertel Hundert 
derselben zusammenstellen. Bevor ich zu einer kurzen Besprechung der älteren 
sehr falschen Ausdrücke, und zu einer ausführlichen der neueren gehe, will 
ich einige Bemerkungen vorausschicken. 

Bei Strahlungsmessungen mit Thermosäule oder Bolometer ist der Gleich- 



Strahlung fester Körper. 69 

gewichtszustand des Messinstrumentes, abgesehen von Wärme-Zu- und Abfuhr 
dnrch Leitung und Convection, bedingt durch seine eigene Ausstrahlung und die 
Zustrahlung, welche es von allen Seiten her empfängt. Will man die Strahlung 
eines Objectes messen, und setzt es der bestrahlten Fläche gegenüber, so än- 
dert man die Zustrahlung nur in einem Kaumwinkel und zwar in folgender 
Weise: Sei S die Strahlung des Objectes, welche in diesem Raumwinkel vom 
Objecte zum Messinstrument hingelangt, und a die Strahlung, welche in dem- 
selben Raumwinkel bei fortgenommenem Object zum Messinstrument kommt, 
so ist S — a die Aenderung der Zustrahlung. Die eigene Strahlung J? des In- 
strumentes kommt nicht in Betracht, denn die gesammte Strahlung beträgt 
mit Object S — 2', ohne Object a — ^, die Differenz S — a ist die Aenderung 
der Zustrahlung. 

Gewöhnlich setzt man eine Klappe zwischen Instrument und Object, so 
dass a durch die Strahlung dieser Klappe gegeben ist. Ohne eine solche ist 
a die Strahlung aller Theile, welche in dem bezeichneten Raumwinkel Strahlen 
zum Instrument senden. 

Die Strahlung 2 des Instrumentes kommt also bei allen den Messungen 
nicht in Betracht, wo man seine Angaben mit und ohne vorgesetztes Object 
oder mit offener und geschlossener Klappe vergleicht ; ^ würde nur zu berück- 
sichtigen sein, wenn das Instrument bei der Strahlung soweit erwärmt würde, 
dass 2 in den beiden Fällen der Messung nicht mehr den gleichen Werth hat. 
Die Temperaturänderung des Instrumentes ist so gross, dass der Gewinn 
durch Zustrahlung gleich dem Verlust durch Ausstrahlung, Leitung und Con- 
vection wird. Die Vermehrung der Ausstrahlung ist nun für die in Betracht 
kommenden kleinen Temperaturänderungen proportional der wirkenden Zu- 
strahlung S — 2", wobei der Proportionalitätsfactor a dem Instrument eigen- 
thümlich ist. Wir haben also mit Object: S — [^ + a (S — I?)], ohne Object: 
a — [^ + a (a — ^] , die Aenderung der Zustrahlung beträgt 

S ( 1 — a) — a ( 1 — a) « (S — a) ( 1 — a). 

Wenn, wie gewöhnlich, S — a im willkürlichem Maasse gemessen wird, 
kommt es auf den Factor (1 — a) nicht an, und das Resultat ist dasselbe wie 
oben, dass die Strahlung des Instrumentes eliminirt ist. Der Nullpunkt ist 
dann bedingt durch a, die Strahlung der Klappe. Bei absoluten Messungen 
bleibt aber (1 — a) zu bestimmen. 

Bei Messungen nach der Methode von Dulong und Petit dagegen kommt 
3 in Betracht. Das Gesetz, welches man hier für den Wärmeverlust des 
Thermometers findet, muss sich nach der Auffassung von Prevost als die 
Differenz zweier Grössen darstellen, deren eine nur die Temperatur des strahlen- 
den, die zweite nur die des bestrahlten Körpers enthält. 

Als eine weitere Bedingung zur Prüfung einer Strahlungsgleichung können 
wir die aufstellen, dass beim absoluten Nullpunkt des strahlenden Körpers 
S = werden muss. Denn sonst hätten wir das widersinnige Resultat, dass 
ein Körper Wärme ausstrahlt, obgleich er keine besitzt. 






70 Kapitel IL 

Die Gesammtstrahlung muss endlich stets mit der Temperatur wachsen 
und könnte höchstens constant werden, aber nie abnehmen. Anderenfalls 
könnten wir sofort ein Perpetuum mobile construiren ; denn wenn durch Ent- 
ziehung von Wärme die Strahlung wüchse, würden wir nur einen Theil der 
entzogenen und mehr ausgestrahlten Wärme nöthig haben, um den Körper auf 
die Anfangstemperatur zurückzuführen, wir würden bei jedem solchen Bjreis- 
process Wärme gewonnen haben. Dasselbe gilt von der Strahlung J jeder 
Wellenlänge, wie zuerst Wien*) gezeigt hat. Nach Rayleigh ist es wahr- 
scheinlicher, dass J und S unbegrenzt wachsen mit steigender Temperatur. 

49. Die ältesten Versuche zur Bestimmung der Gesammtstrahlung als 
Function der Temperatur wurden in der Weise gemacht, dass man die Ab- 
kühlungsgeschwindigkeit ermittelte. N e w t o n 2) meinte, dieselbe sei proportional 
der Temperaturdifferenz zwischen dem strahlenden Körper und seiner Um- 
gebung, und glaubte diese Hypothese auch bei einem Versuche bestätigt zu 
sehen. Danach ist also 

(I) S = A(t— 1„) 

Das Gesetz ist für kleine Temperaturdifferenzen als erste Annäherung 

zu betrachten, sonst aber sehr falsch, so dass es in keiner Weise lohnt, auf 

die zahlreichen Versuche einzugehen, die dasselbe bestätigen oder widerlegen 

sollten. Ich verweise dafür z.B. auf Gehlers Physikalisches Wörterbuch.^) 

50. Erheblich wichtiger ist ein von Dulong und Petit*) aufgestelltes 
Gesetz, welches über 50 Jahre lang bis zu einem gewissen Grade in Geltung 
geblieben ist. Dulong und Petit messen die Abkühlungsgeschwindigkeiten 
von Thermometern, welche in die Mitte einer kugeligen, auf constanter Tempe- 
ratur gehaltenen Hülle gebracht werden. Sie erkennen, dass der Wärmeverlust 
auf Leitung und Strahlung beruht, die Convection durch Strömungen dagegen 
übersehen sie. Sie wollen die Leitung beseitigen und die Strahlung allein 
messen, indem sie die Kugel auspumpen; da sie aber nur bis zu 2 mm Queck- 
silberdruck kommen, ist in der That die Leitung unverändert geblieben und 
nur die Convection geschwächt worden.^) 

Sie gelangen zu folgendem Ausdruck für die in der Zeiteinheit von der 
Flächeneinheit des Körpers, dessen Temperatur t-f-^ ist, zur Hülle mit der 
Temperatur & zugestrahlte Wärmemenge: 

w = m a^ (a* — 1) 

1) W. Wien, Temperatur und Entropie der Strahlung. Wiedem. Ann. 52. p. 132 — 
165 (1894). 

2) J. Newton, Scala graduum caloris et frigoris. Opuscula mathematica .... Vol. 11, 
p. 41'7— 423. Nach Phil. Trans. 1701, April*. 

ii) J. S. T. Gehlers Ph3'sikalißches Wörterbuch, neu bearbeitet von Qmelin, Littrow, 
Muncke, PfafF. Leipzig bei Schwickert Bd. 10, p. 433 ff. (1841). Siehe auch die folgende Arbeit 
von Dulong und Petit, und Lord Rayleigh, The law of total radiation. Nat. 6. p. 5 (1872). 

4) P. L. Dulong et A. T. Petit, Des lois du refroidissement. Ann. chim et phys. 7. 
p. 225—264, 337—367 (1817). 

5) Vergleiche die Bemerkungen und Umrechnungen von J. Stefan, Üeber die Beziehung 
zwischen der Wärmestrahlung und der Temperatur. Wien. Ber. 79 B, 2. Abth. p. 391 — 428 (1879). 



Strahlung fester Körper. 71 

m bedeutet eine Constante, welche von der Natur der strahlenden Fläche ab- 
hängt, a eine für alle Körper identische Constante mit dem Zahlenwerth 1,0077. 
Schreibt man die Gleichung 

w— ma^+^ - ma^, 
so sieht man, dass die Strahlung des Körpers allein durch das erste Glied ge- 
geben ist, die Strahlung der Hülle durch das zweite Glied. Die pro Zeit- und 
Flächeneinheit von einem Körper bei der abs. Temperatur T ausgestrahlte 
Wärmemenge wird somit 

(II) S«maT. 

Die erste Gleichung sollte das richtige Ergebniss der Forscher zum Aus- 
druck bringen, dass bei gleicher Temperaturdifferenz zwischen Körper und 
Hülle die zwischen ihnen übergehende Wärmemenge von der Temperatur der 
HüUe abhängt. Ist letztere gleich 0^, so wird die Gleichung 

w = m(a* — 1) 
und wird auch t = 0, so folgt w = 0. Dass aber die Form des Gesetzes un- 
möglich richtig ist, ergiebt sich nach (II) daraus, dass für den absoluten Null- 
punkt die Strahlung eines Körpers wird 

S=3maö = m, 

De la Provostaye und Desains^) haben die Formel durch ganz 
ähnliche Versuche geprüft; sie finden sie der Form nach richtig, aber a ist 
keine Constante. 

Wilhelmy^) weist darauf hin, dass der Ausdruck nicht werde für 
T = und daher nicht richtig sein könne. Nach einigen interessanten Be- 
merkungen, in denen er wohl als erster ausführt, dass Emission und Absorption 
vom umgebenden Medium abhängen müsse, da an der Grenze Brechung und 
Eeflexion eintrete, leitet er aus den Beobachtungen von Dulong und Petit 
die neue Formel ab 

w = (t— ^)mat/i?^'^, 
wo t die Temperatur des strahlenden, & die des bestrahlten Körpers ist, m, a 
und ß Constante bedeuten. Auch die Zahlen von De la Provostaye und 
Desains lassen sich durch diesen Ausdruck darstellen, nur erhalten die Con- 
stanten andere Werthe. Setzen wir wieder ^ = 0, so ergiebt sich 

(III) S = mtot. 

Das Gesetz von Dulong und Petit ist nur in einem kleinen Tempe- 
raturintervall von etwa 200^ C. angenähert richtig. Sobald die Temperatur 
der Strahlungsquelle gesteigert wird, versagt das Gesetz vollständig, indem es 
viel zu grosse Werthe der Strahlung ergiebt. So hat Drap er 3) die Aus- 
strahlung eines electrisch glühenden Platindrahtes, dessen Temperatur aus 

1) F. de la Provostaye et P. Desains, Memoire sur le rayonnement de la chaleur. 
Ann. chim. et phys. (3) 16. p. 337—425 (1846). 

2) L. Wilhelmy, Ueber das Gesetz der Wärmeabgabe. Pogg. Ann. 84. p. 119— 
135 (1851). 

3) J. W. Draper, On the production of light by heat. Amer. J. (2)4. p. 388—402 (1847), 
auch Phil. Mag. (3) 30. p. 345—360 (1847). 



72 Kapitel IL 

seiner Länge ermittelt wurde, mit der Thermosäule gemessen. Aus seinen An- 
gaben berechnet sich, dass die Strahlungen bei 800 o, 1200 o, 1600 <> nach der 
absoluten Scala sieh verhalten wie 1 : 4. 6 : 20, während sie sich nach dem 
Gesetz von Dulong und Petit verhalten sollten wie 1:21.5:462.^) 

Aehnliche Abweichungen würde man auch bei allen neueren viel ge- 
naueren Messungen finden. Für das Gesetz ist wohl nur Hopkins eingetreten, 
während z. B. B. Stewart2), Lane^), Ericsson^), Soret-^), Narr«), Mac- 
farlane") Langley^), Rossetti^), Riviere^^^), FerreP*) seine Unrichtig- 
keit zeigen. 

D r a p e r hat bei derselben Gelegenheit auch die Helligkeit des vom Platin- 
streif ausgesandten Lichtes photometrisch nach der Methode von Bouguer 
gemessen. Aus den optischen und thermischen Messungen hat De war ^2) Inter- 
polationsformeln abgeleitet, welche lauten: 

n' Sj = 990 + n X 46 (für n = 1, 2, 3..) (gültig von 990« an) 

^ n" S = 580f» + 3 n X 46 (für n = 1, 2, 3. .) (gültig von 580 o an). 
Hier bedeutet S, die sichtbare Gesammtstrahlung, S die thermische Gesammt- 
strahlung. 

51. Der erste, welcher die Wellenlänge in Betracht zieht, ist E. B e c- 
qu ereilt). Er erhitzt die Löthstelle eines Thermoelementes aus Platin und 
Palladium und misst einerseits die Temperatur derselben durch die Strom- 
stärke, andererseits mit dem Photometer die Helligkeit des ausgesandten 
Lichtes in verschiedenen Farben. Er stellt seine Resultate dar durch die Formel 



1) J. Stefan, Wien. Ber. 79 ß, 2. Abth. p. 391—428 (1879). 

2) B. Stewart, Researches on radiant heat. Edinb. Trans. 22. p. 59 — 73 (1861). 

3) J. H. Lane, Amer. J. (2) 50. p. 57—74 (1870). 

4) J. Ericsson, Contributions to the centennial exhibition 1872, p. 49 *, besprochen von 
Stefan, 1. c. p. 422. Siehe auch: The temperature of the surface of the sun. Nat. 5. p. 505 — 
507 (1872). Radiation at different temperatures. Nat. 6. p. 106—108 (1872). 

5) J. L. Soret, Comparaison des intensitßs calorifiqnes du rayonnement solaire et du 
rayonnement d'un corps chauff6 ä la lampe oxhydrique. Arch. sc. phys. et nat. (2) 44. p. 220 — 
229 (1872), ibid. (2) 45. p. 252—256 (1872). Note sur le rayonnement calorifique des corps ä 
des temperatures elevöes. ibid. (3) 1. p. 86—90 (1879). 

6) Fr. Narr, Ueber die Erkaltung und Wärmeleitung in Gasen. Pogg. Ann. 142. 
p. 123—158 (1872). 

7) Donald M'Farlane, Experiments made to determine surface-conductivity for heat 
in absolute measure. Proc. Roy. Soc. 20. p. 90—93 (1872). 

8) S. P. Langley, On the temperature of the sun. Proc. Amer. Acad. 14. p. 106— 
113 (1878). 

9) F. Rossetti, siehe weiter unten. 

10) Ch. Riviöre, Sur la loi du refroidissement. C. R. 95. p. 452—453 (1882). 

11) W. Ferrel, The law of thermal radiation. Amer. J. (.3) 88. p. 3—29 (1SS9). Auf 
diese Abhandlung sei besonders hingewiesen. 

12) J. Dewar, Determination of high temperatures by means of the refrangibility of the 
light evolved by fluid or solid substances. Rep. Brit. Ass. 1873, p. 461—466, auch Chem. News 
30. p. 149—150 (1874). 

13) E. Becquerel, Recherches sur la determination des hautes temp6ratures au moyen 
de l'intensit^ de la lumiere 6mise par les corps incandescents. C. R. 55. p. 826-829 (1862). 
Ann. chim. et phys. (3) 68. p. 49—143 (1863). 



Strahlung fester Körper. 73 

(V) J = a|e^<T-^)_lj^ 

WO T die Temperatur des emittirenden Körpers, ^ die Temperatur, bei welcher 
die betreffende Farbe anfängt sichtbar zu werden, a und b zwei Constanten 
sind, von welchen die erstere von der Wellenlänge abhängt ; und zwar ist im 
sichtbaren Gebiet log « ungefähr umgekehrt proportional zu /. 

ViolleO mass auch photometrisch die Intensität des rothen Lichtes, 
welches vom Platin ausgestrahlt wird, zwischen 800" und 1775 0, und meint, 
die Versuche durch die Formel von Dulong und Petit darstellen zu können, 
wenn man nur darin a nicht constant annehme, sondern als Function der 
Temperatur setze. Während nämlich nach Dulong und Petit a= 1,0077 sein 
sollte, findet er es für 500« gleich 1,0233, fär 1000 « : 1,0198, für 1500": 1,0163, 
für 1 775 ": 1 ,0 1 44. Er setzt daher log a = A — B t, und kommt damit zur Gleichung 

(VI) logJ=»a + /?t — yt*. 

Die Gleichung ist zweifellos sehr falsch ; sie ergiebt das Resultat, dass die In- 
tensität einer jeden Farbe nur bis zu einer bestimmten Temperatur wachse, 
dann wieder abnehme. So würde z. B. das rothe Licht bei 1 933 maximale 
Helligkeit haben. 

52. Sehr eingehende Versuche über die Gesammtstrahlung macht Ros- 
setti-) mittelst der Thermosäule. Er misst die Strahlung eines mit Wasser 
oder Quecksilber gefüllten Leslie sehen W^ürfels bis zu 300 0, und findet, 
dass die galvanometrischen Ausschläge, oder angenähert die ausgestrahlte 
Wärme, dargestellt wird durch 

(Vn) S = m E T« (T — ^) — n (T — ^), 

wo T die absolute Temperatur des strahlenden, ^ die des bestrahlten Körpers 
bedeutet. Er bestimmt die Constante E für verschiedene Metalle, die im Bunsen- 
brenner erhitzt werden. Um die Formel auf ihre Brauchbarkeit bei höherer 
Temperatur zu prüfen, erhitzt er eine Kupferkugel und findet ihre Temperatur 
nach seiner Formel zu 760 0, welcher Werth sich nahezu ebenso aus einer 
calorimetrischen Bestimmung ergiebt. Er nimmt daher an, dass die Formel 
auch für höhere Temperaturen gelte. 

Auch das Gesetz von Rosse tti hält nicht Stich; es giebt zu kleine 
Werthe der Strahlung bei höheren Temperaturen, wie das Gesetz von Dulong 
und Petit zu grosse Werthe giebt. Riviere^) hat die Strahlung eines elec- 
trisch erhitzten Platindrahtes in einem sehr vollkommenen Vacuum gemessen. 
Die Temperatur ermittelt er aus dem Widerstand des Drahtes, die ausgestrahlte 
Wärme ist bei stationärem Zustand gleich der zugeführten Energie, die sich 
nach dem Joule sehen Gesetz aus Stromstärke und Widerstand berechnet. Er 



1) J. Violle, Sur la radiation dn platine incandescent. C. R. 88. p. 171—173 (1879). 

2) F. Rossetti, Indagini sperimentali sulla temperatura del sole. Atti Acc. Lincei, 
Mem. (3) 2. I, p. 169—200 (1878), auch Ann. chim. et phys. (5) 17. p. 177—229 (1879), Phil. Mag- 
(5)8. p. 324—332, 438-449, 537-550 (1879). Siehe ferner: Nuovo Cim. (3) 6. p. 101—115 
I1S79), auch J. de Phys. 8. p. 257—264 (1S79). 

3) Ch. Rivi^re, Sur la loi du refroidissement. V. R. 96. p. 452—453 (18S2). 



74 



Kapitel ü. 



vergleicht die Resultate mit den Gesetzen von Du long und Petit und von 
Rossetti: 



Temperatnrdifferenz 


50° 


100« 


200« 


400« 


600« 


800« 


1000« , 


Strahlnng gefnnden 


38.5 


94.8 


284 


1610 


6035 


15980 


34800 


„ nachDuLu.Pet. 


38.4 


94.7 


29S.7 


1684 


8107 


37891 


176006 


„ nach Rossetti 


35.4 


93.0 


293.6 


1164 


2904 


5808 


10168 



Ferrel*) wirft dem Ausdruck mit Recht vor, dass er sich nicht in zwei 
Theile zerlegen lasse, welche von dem strahlenden und vom bestrahlten Kör- 
per herrühren. — Auch Paschen 2) findet das Gesetz ungenügend. 3) 

53. Inzwischen hatte Stefan^) eine neue Gleichung aufgestellt, 
welche lautet: 

(VIII) S = a{T* — Tl), 

wo a eine vom strahlenden Körper abhängige Constante, T die absolute Tempe- 
ratur des strahlenden, T^ die des absorbirenden Körpers bedeutet. Stefan 
sagt, dass er auf diese Gleichung durch Zahlen von TyndalH) kam, der fand, 
dass die Emission von glühendem Platin von etwa 525 ^ bis etwa 1200^ zu- 
nahm von 10,4 bis 122, also um das 11,7 fache, während das Verhältniss der 
absoluten Temperaturen in der vierten Potenz 11,6 giebt. Er prüft nur 
die Messungen von Dulong und Petit, nachdem er sie corrigirt hat, ebenso 
die von Provostaye und Desains, und findet, dass sie sich durch sein Ge- 
setz mindestens ebenso gut darstellen lassen, wie durch die Dulong-Petitsche 
Gleichung. Auch die Beobachtungen von D r a p e r und Ericsson widersprechen 
nicht der Möglichkeit dieser Beziehung, wenn man die grossen Fehler in ihnen 
berücksichtigt. 

Stefan meint, seine Gleichung gelte für alle Körper; aber das ist nicht 
der Fall, sie ist für gewöhnliche Körper falsch. Aber sie ist trotzdem un- 
gemein wichtig, weil sie für den schwarzen Körper die Strahlung richtig wieder- 
giebt. Das hat bald darauf Boltz mann bewiesen, obgleich leider auch er nicht 
scharf genug hervorgehoben hat, dass sich sein Beweis nur auf die Strahlung 
schwarzer Körper bezieht. Es ist daher nicht zu verwundern, wenn man immer 
wieder versucht hat, die Strahlung nicht schwarzer Körper durch die Gleichung von 

1) W. Ferrel, Amer. J. (3) 38. p. 3—29 (1889) p. 11. 

2) F. Paschen, Ueber die Gesammtemission glühenden Platins. Wiedem. Ann. 49. 
p. 50—68 (1893). 

3) R. Mewes bespricht Versuche von Blechynden und Wiebe über die Wärmemenge, 
welche durch Metallplatten geht, deren beide Seiten auf verschiedener Temperatur gehalten 
werden. Er findet, dass die Resultate sich durch die Rossettische Gleichung gut darstellen 
lassen, und will sie theoretisch begründen. (Uebereinstimmung der Beobachtungen von Ros- 
setti, Blechynden nnd Wiebe mit der theoretischen Wärmetransmissionsformel. J. f. Heizungs- 
Lüftungs- und Wasserlei tungstechnik, 1897, p. 299—303). 

4) J. Stefan, üeber die Beziehung zwischen der Wärmestrahlung und der Temperatur. 
Wien. Ber. 79 B, 2 Abth., p. 391—428 (1879). 

5) J. Tyndall, On luminous and obscure radiation. Phil. Mag. (4) 28. p. 329— 341 
1864), auch Pogg. Ann. 124. p. 36—53 (1865). 



Strahlung fester Körper. 76 

Stefan darzustellen, und da dies nicht ging, neue Strahlungsgleichungen 
an&uchte. 

54. Bevor ich die Prüfungen des Stefan sehen Gesetzes bespreche, will 
ich die Betrachtungen von Boltzmann») wiedergeben: Nach der electro- 
magnetischen Lichttheorie fand Maxwell, dass Strahlen, welche senkrecht 
auf eine Flächeneinheit fallen, einen Druck ausüben müssen, welcher gleich 
der in der Volumeinheit des Aethers vorhandenen Lichtenergie ist. 2) Denken 
wir uns einen geschlossenen leeren würfelförmigen Raum mit Wänden, die für 
Wärmestrahlung undurchlässig sind bei der Temperatur T. 

Damit ist stillschweigend angenommen, dass wir es mit der Strahlung 
eines schwarzen Körpers zu thun haben, da in einem geschlossenen Hohlraum 
nach Kirchhoff (siehe § 15) nur solche existiren kann. 

Bezeichnen wir die in der Volumeinheit des Aethers vorhandene Ener- 
gie mit ip (T), so können wir analog den Betrachtungen, nach welchen man 

in der kinetischen Gastheorie mit Krönig den Druck auf eine Wand berechnet, 

1 
annehmen, dass — des ganzen Druckes auf jede Wand wirke, also den Druck 

setzen: f (T) = -^ i/; (T). 

Zu einer zweiten Gleichung zwischen f und ip gelangt Boltzmann auf 
Grund des zweiten Hauptsatzes der mechanischen Wärmetheorie durch Be- 
trachtung eines umkehrbaren Kreisprocesses, indem er einen Gedankengang 
von Bartoli^) verwendet. Er denkt sich einen Hohlcylinder vom Querschnitt 1 
aus schwarzer für die Wärme undurchlässiger Substanz. Der Boden des 
Cylinders heisse B, die Gegenfläche G; die Mantelfläche des Cylinders soll nur 
unendlich wenig Wärme enthalten, ebenso ein sich im Cylinder bewegender 
Stempel S. Der Boden B habe anfangs die Temperatur T^, S liege am Boden, 
werde dann aber um die Strecke a, — etwa nach rechts — verschoben. Dazu 
ist eine Arbeit af (TJ nöthig und ferner füllt sich der Raum zwischen B und 
S mit Strahlung, welche die Energie a ip {TJ enthält ; beide Energieen werden 
von B geliefert. Nun denken wir uns S von B durch einen anderen Stempel 
abgesperrt, S noch verschoben um x, wobei sich der Zustand adiabatisch 
ändert, so dass d [(a + x) i// (T)] = — f (T) dx. Die dabei links von S ent- 
standene Temper atur T soll von Anfang an schon rechts vorhanden gewesen 

1) L. Boltzmann, Ableitung des Stefanschen Gesetzes, betreffend die Abhängigkeit der 
Wärmestrahlnng von der Temperatur aus der electromagnetischen Lichttheorie. Wied. Ann. 
22. p. 291—294 (1884). Siehe auch V^ied. Ann. 22. p. 31—39 (18S4). 

2) In Bezug auf diesen Druck siehe: P. Lebedew, üeber die abstossende Kraft strahlender 
Körper. Wiedem. Ann. 45. p. 292-297 (1892). Rapports Congres Internat, de Physique, 1900, 
Paris bei Gauthier-Villars, Vol. IT, p. 133 — 140. Ch. Guillaume, Application du principe de 
Doppler k Fenergie des radiations. J. de Phys, (3) 4. p. 24— 29 (1895). Lord Rayleigh, 
Note on the pressure of radiation showing an apparent failure of the usual electromagnetic 
equations. Phil. Mag. (5) 45. p. 522— 525 (1898). P. Lebedew, Untersuch ungen über die 
Druckkräfte des Lichtes. Drudes Ann. 6. p. 433—458 (1901). 

3) A. Bar toi i, Sopra i movimenti prodotti dalla luce e dal colore. Florenz bei Le 
Momder 1870. * 



76 Kapitel II. 

sein. Alle rechts von S durch Volumverkleinerung und Arbeitsleistung ent- 
standene Wärme , nämlich (a + V bp (T) + f (T)] soll von G aufgenommen sein. 
Da dieser Process umkehrbar ist, folgt aus dem zweiten Hauptsatz 

(a + x)[^(T) + f(T)l _ a[^(T,) + f ( T J 1 __ 
T T, 

Nimmt man a und Tq, also auch C constant, x und T als Veränderliche, 
und addirt auf beiden Seiten d [(a + x)f (T)], so ergiebt sich 

ip{T) dT + f(T) dT = Tdf (T). 

Setzen wir hier, wie oben abgeleitet, f (T) = ~ z/; (T), so erhalten wir 

damit sind wir zum Stef ansehen Gesetz gelangt. 

Galitzine*) hat die Gleichung f= — ip auf andere Weise abgeleitet, 

ebenso die zweite Gleichung aus verschiedenen Kreisprocessen erhalten, so dass 
auch er zur Stef an sehen Gleichung kommt. Auch Planck'^) wird zu dem- 
selben Gesetze geführt, indem er die Wärmestrahlung rein electromagnetisch 
behandelt, die strahlenden Theilchen als Oscillatoren oder Resonatoren betrachtet. 
Dabei findet sich, dass die Gesammtstrahlung der vierten Potenz eines Para- 
meters proportional ist, welcher sich dann als absolute Temperatur ergiebt. 
Auch Wien 3) erhält das Gesetz auf theoretischem Wege. 

55. Jedenfalls können wir danach das Stefan sehe Gesetz als wohl be- 
gründet ansehen; aber es gilt eben nur für die Gesammtemission schwarzer 
Körper. Mittelst des Kirch hoff sehen Satzes können wir dann aber sofort 
schliessen, dass es für nicht schwarze Körper nicht gelten kann; denn wir 

haben ja (vergl. § 26). 

E ^ E 

^- = eoder^_jj_j3 = e. 

Da aus zahlreichen älteren und neueren Versuchen bekannt ist, dass das 
Reflexionsvermögen R der Körper und die Diathermansie D von der Tempe- 
ratur abhängt, so kann unmöglich E die gleiche Function der Temperatur sein, 
wie e. Das hat vielleicht zuerst Schleiermacher ^) hervorgehoben. Es scheint, 
dass für die meisten Körper R mit der Temperatur zunimmt, D abnimmt, da- 
raus würde ohne weiteres folgen, dass E schneller mit der Temperatur wachsen 
muss, als e, d. h. wenn wir E durch eine Potenz von T darstellen, muss diese 
Potenz höher als 4 sein. Je mehr sich die Strahlungsquelle aber einem 
schwarzen Körper nähert, desto genauer wird die Potenz gleich 4 werden. 

1) B. Galitzine, Ueber strahlende Energie. Wiedem. Ann. 47. p. 479— 495 (1892). 

2) M. Planck, Ueber irreversible Strahlnngsvorgänge. Ann. d. Phys. 1. p. 69 — 122 
(1S99), siehe p. 111, Gleichung 52 und p. 115. Auch Berl. Ber. 1897, 1898, 1899. 

3) W. Wien, Temperatur und Entropie der Strahlung. Wiedem. Ann. 52. p. 132 — 165 
(1894), s. p. 155. 

4) A. Schleiermacher, Ueber die Abhängigkeit der Wärmestrahlung von der Tem- 
peratur und das Stefansche Gesetz. Wiedem. Ann. 26. p. 287—308 (1885). 



Strahlung fester Körper. 77 

Diese Schlüsse, die von der Erfahrung gut bestätigt werden, sind nach 
Aufstellung des Stef ansehen Gesetzes nicht gezogen worden und sind auch 
wohl heute noch nicht allgemein bekannt; sie erklären aber, warum einzelne 
Beobachter das Stef an sehe Gesetz ziemlich richtig, andere dasselbe sehr falsch 
fanden. Das hing eben immer von der Natur der Strahlungsquelle ab. 

Stefan hatte die Versuche vonDulong und Petit als genügend durch 
sein Gesetz dargestellt betrachtet; FerreP) aber zeigt, dass man ebenso guten 
Anschluss bekommt, wenn man S = (jT*-' setzt. Die Versuche vonEossetti 
werden viel besser durch die 4.2 — te Potenz wiedergegeben. Die oben citir- 
t€n Versuche von Riviere bestätigen nicht das Stef ansehe Gesetz: berechnet 
man z.B. aus den Angaben für 100^, 500 o und 1000 ^ die Constante a, so 
findet man (abgesehen von einer Potenz von 10) die Werthe 59, 86, 139, d. h. 
die Strahlung wächst schneller, als die vierte Potenz der Temperatur, eher wie 
die fünfte Potenz. 

Graetz^) hat sorgfältige Versuche über die Abkühlung von Thermo- 
metern nach der Methode von Dulong und Petit, aber mit vollständigem 
Vacuum ausgeführt. Die Temperaturen gehen nur bis zu 255^ C, die Ver- 
suche sind daher wenig geeignet zu einer Prüfung; immerhin findet Graetz, 
dass das Du long- Petit sehe Gesetz nicht genügt, das Stef ansehe viel besser; 
aber Ferrel^^j berechnet, dass der Exponent sich für niedrige Temperatur zu 
3.90, für höhere zu 4.16 ergiebt. 

Es sind dann zahlreiche Messungen bei viel höherer Temperatur gemacht, 
indem Platin oder Kohlenfäden durch den Strom erwärmt wurden, und die 
entwickelte Wärme aus dem Joul eschen Gesetz berechnet, die Strahlung mit 
Thermosäule oder Photometer gemessen wurde. Die meisten dieser Versuche 
sind nicht gerade zu dem Zweck gemacht, das Strahlungsgesetz zu ermitteln 
und enthalten theils nicht alle nöthigen Vorsichtsmaassregeln, theils nicht die 
zur Berechnung nöthigen Daten. Es seien hier nur erwähnt: Sir W. Sie mens 4), 
der seine Beobachtungen durch ein besonderes Gesetz darstellt; Abney und 
Festing^) geben an, die Strahlung bei Glühlampen und Platindrähten wachse 
proportional einer Potenz der Temperatur. Bottomley«) findet, das Stefan sehe 

3) W. Ferra 1, Amer. J. (3) 38. p. 3—29 (18S9), siehe p. 6 und 11. 

4) L. Graetz, Ueber das Gesetz der Wärmestrahlung und das absolute Emissionsver- 
mögen des Glases. Wiedem. Ann. 11. p. 913—930 (1880). 

5) W. Ferrel, Amer. J. (3) 38. p. 3—29 (1889), siehe p. 17. 

6) Sir W. Siemens, On the dependence of radiation on temperature. Proc. Roy. Soc. 
85. p. 166 — 177 (18S3). Some of the questions involved in solar physics. Proc. Roy. Instit. 10. 
p. 315—321 (1884). 

7) W. d. W. Abney and Col. Festing, An investigation into the relations between 
radiation energy and temperature. Phil. Mag. (5) 16. p. 224—229 (1SS3). Siehe auch Proc. 
Roy. Soc 87. p. 157—173 (1884), Proc. Roy. Soc. 43. p. 247— 2ß3 (18S7). 

S) J. F. Bottomley, On radiation of heat from the same surface at diiferent tempera- 
ture. Nat 8S. p. 85 — 86 (1885). On thermal radiation in absolute measure. Proc. Roy. Soc. 
42. p. 357-359 (1887); Phil. Trans. 178 A. p. 429—450 (18S7). On radiation from duU and 
bright Bnrfaces. Proc. Roy. Soc. 42. p. 433 — 437 (1887). Thermal radiation in absolute mea- 
sure. Proc. Roy. Soc. 52. p. 162—163 (1892); Phil. Trans. 184 A. p. 591—616 (1892). 



78 Kapitel II. 

Gesetz stimme gar nicht, bis zu 600^ gebe es zu kleine Werthe, darüber zu 
grosse. Schleiermacher 1) lässt auch einen Platindraht in einer Glasröhre 
im Vacuum strahlen, misst die ausgestrahlte Wärme durch Stromstärke und 
Widerstand. Die Versuche gehen bis zur Temperatur 900 o, ihre Resultate 
stimmen durchaus nicht mit dem Stef ansehen Gesetz. In zwei Versuchsreihen 
sind die Drähte blank und hier wächst die Strahlung viel stärker, als mit der 
vierten Potenz der Temperatur ; in der dritten Reihe ist der Draht mit Kupfer- 
oxyd überzogen; hier wächst die Strahlung anfangs langsamer als das 
Stef ansehe Gesetz angiebt, bei höherer Temperatur aber schneller. Die 
Abweichungen sind indessen viel kleiner, als beim blanken Platindraht; das 
stimmt überein mit der schon von andern beobachteten Thatsache, dass die 
Strahlung des Kupferoxyds der des schwarzen Körpers näher steht, als die 
des blanken Platins. 

Edler^) lässt Russ, Zinkweiss, Eisenoxyd strahlen, — Russ bis 182<>,Zink- 
weiss bis 265 o, Eisenoxyd bis 445 <^, — und misst die Strahlung mit Thermo- 
säule; sie wächst stets schneller, als das Stefan sehe Gesetz erwarten lässt ' 
Le Conte Stevens 3) macht (übrigens wohl wenig zuverlässige) Messungen 
über die Strahlung einer Eisenplatte, die ergeben, dass die Strahlung schwächer 
wächst, als nach Stefan. 

&6. Ausserordentlich sorgfaltige Beobachtungen, — zweifellos die besten, 
welche bisher an nicht schwarzen Körpern ausgeführt sind, — verdankt man 
Paschen.'*) Ein Platinblech von 0.1 mm Dicke wird zusammengefaltet und 
ein Thermoelement aus Platin und Platin-Rhodium, dessen Löthstelle 0,1 bis 
0.2 mm dick und 0.2 mm breit ist, wird zwischen die Bleche geschoben. Das 
Blech wird durch einen Strom von Accumulatoren erhitzt. Dabei tritt zwar 
der Uebelstand auf, dass ein Theil das Erhitzungsstromes sich durch den 
Thermostromkreis ausgleicht, aber das lässt sich eliminiren, indem man den 
Erhitzungsstrom umkehrt. Ferner kann man für möglich halten, dass das 
Thermoelement die Temperatur des Blechs grade an der Beobachtungsstelle 
erniedrigt, weil das Blech hier dicker wird, und weil die Drähte des Ele- 
mentes etwas Wärme ableiten. Paschen nimmt daher bei anderen Versuchen 
das Blech vierfach, erhält aber die gleichen Resultate, so dass seine Tempe- 
raturangaben zuverlässig erscheinen. Die Gesammtstrahlung wird mit Hülfe 
des Bolometers gemessen, die Temperaturen reichen von 100 ^ C. bis 1450 ^ C. 

1) A. Schleiermacher, Ueber die Abhängigkeit der Wärmestrahlung von der Tem- 
peratur und das Stefansche Gesetz. Wiedem. Ann. 26. p. 287 — 308 (1885). Siehe auch: üeber 
die Wärmeleitung der Gase, Wiedem. Ann. 84. p. 623—646 (1888), wo auf p. 630 und 631 zwei 
weitere Messungsreihen gegeben werden, die auch nicht mit dem Stefanschen Gesetz stimmen. 

2) J. Edler, Untersuchungen über die Abhängigkeit der Strahlung der Wärme und der 
Absorption derselben durch Glimmerplatten von der Temperatur. Wiedem. Ann. 40. p. 531 — 
560 (1890). 

3) W. Le Conte Stevens, An experimental comparison of formulae for total radiation 
between 15« C and llO^C. Amer. J. (3) 44. p. 431— 443 (1892). 

4) F. Paschen, Ueber die Gesammtemission glühenden Platins. Wiedem. Ann. 49. 
p. 50—68 (1893). 



Strahlung fester Körper. 



79 



Das Stef ansehe Gesetz stimmt gar nicht, wie folgende Tabelle zeigt, welche 
die Werthe cjxlO'* nach den Beobachtungen enthält, eine Grösse, die constant 
sein soll: 



Temp. 100 


200 
5.21 


400 


600 


800 


1000 


1200 


1400 


1450 


(JX10»1| 4.15 

.1 


8.85 


13.99 


20.10 


26.05 


31.56 


37.92 


39.17 



Also die Strahlung wächst viel schneller, als mit der vierten Potenz, und 
wie ein Vergleich mit den Angaben Schleiermachers und Bottomleys 
zeigt, auch schneller als diese fanden. Den Grund dafür werden wir nach- 
her erkennen. 

Paschen berusst dann den Platinstreif schwach, so dass er jedenfalls 
noch nicht als schwarzer Körper strahlt ; man kann dann nur bis 500 ^ C. gehen, 
da sonst der Russ verbrennt. Dabei findet sich: 



Temperatur 


100 


200 


300 
21.88 


400 


492 


axW^ 14.73 


18.39 


24.00 


25.78 



Man erkennt daraus, dass die Strahlung erheblich grösser ist, und weniger 
schnell steigt, das Stefan sehe Gesetz also besser passt. 

Wilson und Gray messen im Jahre 1894 die Gesammtstrahlung von 
Platin; diese Arbeit will ich nachher besprechen, hier eine von 1895.^ Iii 
dieser wird zur Messung ein Radiomikrometer (siehe Bd. I, § 584, 585) benutzt, 
welches von beiden Seiten bestrahlt wird, also ein Differentialinstrument, und 
die Strahlung des Platins wird durch die einer Normallampe ausgeglichen. 
Die Temperaturmessung beruht auf der Ausdehnung des Platinstreifens. Es 
wird blankes und mit schwarzem Kupferoxyd überzogenes Blech verwandt. 
Die Strahlung folgt nicht dem Stefan sehen Gesetz, sondern wächst etwa 
nach der 3.4-ten Potenz, doch stellen die Verfasser eine besondere Strahlungs- 
gleichung auf. Das geschwärzte Blech strahlt viel stärker, aber die Strahlung 
wächst langsamer; so ist das Verhältniss beider bei 600 <^ der absoluten Scala: 
6.62, bei 1000«: 4.39, bei 12000:3.83. 

Eine noch viel eingehendere Untersuchung über die Potenz der Tempe- 
ratur, nach welcher die Gesammtstrahlung fortschreitet, hat wiederum P a s c h e n^) 
geliefert. Er misst die mittelst Flussspathprisma spectral zerlegte Strahlung 
bolometrisch, wobei als Strahlungsquelle wieder das electrisch geglühte Platin- 
blech dient, welches blank, berusst oder mit Kupferoxyd überzogen ist. Ferner 
werden in Glasröhren im Vacuum eingeschlossene Kohlestäbe zum Glühen ge- 
bracht. Die erreichten Temperaturen sind : bei Russ 420 ^ C, bei Kupferoxyd 
914 «• C, bei Kohlen 1300^0., bei Platin 1367» C, bei Eisenoxyd 1124*' C. 
Aus den Messungen lässt sich in nachher (siehe § 71) zu besprechender Weise 



1) W.E.Wilson and P.L.Gray, On the temperature of the carbons of the electric 
arc; with a note on the temperature of the sun. Proc. Roy. Soc. 68. p. 24—38 (1895). 

2) F. Paschen, lieber Gesetzmässigkeiten in den Spectren fester Körper. Wiedem. 
Ann. 68. p. 455—492 (1896), Wiedem. Ann. 60. p. 662—723 (1897). Siehe auch Gütt Nachr. 1895. 



80 Kapitel II. 

die Potenz für die Gesammtstrahlung ermitteln. Es findet sich: Für Eisen- 
oxyd 4.6091), für Kupferoxyd 4.5602), für Platin 5.4233), für Russ 4.528 ^). 
für die Kohlestäbe •'» j in Glasröhren 4.00 bis 4.25, für Kohle in freier Luft : 4.57. 
Paschen berechnet hier auch für seine früheren Beobachtungen von 
1893 (siehe oben) die entsprechenden Potenzen und findet für Russ 4.532'';, 
für Platin 5.425 "), also in vortrelTlicher Uebereinstimmung mit den jetzigen Zahlen. 

57. Lummer und Kurlbaum^j stellen sich einen Kasten aus Platin 
her, in dessen Innerem das Thermoelement sich befindet, während das Aeussere 
des electrisch erhitzten Kastens strahlt. Die Strahlung wird mit Bolometer gemessen, 
die Temperatur geht von 220® bis 1500" C. Bei einem anderen Versuch ist 
der Kasten mit Eisenoxyd überzogen, die Temperatur steigt von 380" bis 
1 200 " C. Es wird der Quotient aus der gemessenen Strahlung und der DiflFe- 
renz der vierten Potenzen der absoluten Temperaturen des strahlenden Kör- 
pers und des Bolometers berechnet, d.h. die Constante a des Stefan sehen 
Gesetzes. Dieselbe steigt bei Platin von 4.28 bis 19.64, bei Eisenoxyd von 
33.1 bis 65.3 (in willkürlichen Einheiten), während sie für einen schwarzen 
Körper, der gleichzeitig untersucht wurde, constant und gleich etwa 109 ist. 
In einer späteren Arbeit verwenden Lummmer und Pringsheim-0 den- 
selben Platinkasten, der sich unter einer innen geschwärzten doppelwandigen 
Metallglocke befindet, durch welche Wasser fliesst. Es sollen dadurch Luft- 
strömungen und ungleichmässige Kühlung verhindert werden, während die 
innere Schwärzung verhindern soll, dass von den Wänden der Glocke Strahlen 
reflectirt und damit das Blech in einen schwarzen Körper verwandelt wird. 
Es findet sich zwischen den absoluten Temperaturen 802" und 1845" die 
Strahlung ziemlich genau proportional der fünften Potenz, genauer vielleicht 
der 4.85 ten Potenz der absoluten Temperatur. Diese Zahl ist übrigens nach 
der Methode von Paschen aus der Energie vertheilung der spectral zerlegten 
Strahlung abgeleitet. 

58. Damit sind alle wesentlichen Untersuchungen aufgeführt, die gegen 
die Gültigkeit des Stefan sehen Gesetzes für alle Körper sprechen. Aber es 

1) Wiedem. Ann. 58. p. 491. Diese Zahl für Eisenoxyd ist bestätigt durch spätere Ver- 
suche von Lummer und Kurlbaum (Verh. Phys. Ges. 17. p. 110 (1898) und Rapport, Paris, 
Vol. II, p. 76), welche linden, dass die Gesammtstrahlung mit der 4.5 ten Potenz der Tem- 
peratur fortschreitet. 

2) Wiedem. Ann. 60. p. 673. 

3) Wiedem. Ann. 60. p. 697. 

4) Wiedem. Ann. 60. p. 679. 

5) Wiedem. Ann. 60. p. 705. 

6) Wiedem. Ann. 60. p. 684. 

7) Wiedem. Ann. 60. p. 704. 

b) 0. Lummer und F. Kurlbaum, Der electrisch geglühte „absolut schwarze" Körper 
und seine Temperaturmessung. Verh. Phys. Ges. Berlin 17. p. 106—111 (1898). 

9) 0. Lummer und E. Pringsheim, Die Vertheilung der Energie im Spectrum des 
schwarzen Körpers und des blanken Platins. Verh. deutsche Phys. Ges. L p. 215—230 (1S99). 
Siehe auch F. Kurlbaum, Ueber die neue Platinlichteinheit der physikalisch-technischen 
Reichsanstalt. Verh. physik. Ges. Berlin, 14. p. 56—70 (1S95), wo der Apparat abgebildet ist^ 



Strahlung fester Körper. 



81 



liegen zwei Arbeiten vor, welche dies Gesetz als richtig ergeben haben. Die 
erst€ ist von Schneebeli») ausgeführt: in einem Ofen wird die Porzellan- 
kugel eines Lufttherraometers erhitzt, und aus dem Luftvolumen die Tempe- 
ratur ermittelt. In der Wand des Ofens ist ein Loch, in welches eine Eisen- 
röhre gesteckt ist, die vorn durch eine Klappe verschlossen ist ; bei Oeflfnen der 
Klappe sieht man durch das Rohr auf das glühende Porzellangefäss. Die 
Strahlung wurde nun durch ein rohes Bolometer aus Staniol gemessen. Zwei 
Versuchsreihen gaben folgende Werthe von a in willkürlichen Einheiten: 



T. i 379 
o ' 9.2 


586 719 

1 

10.2 10.5 


854 
10.9 


1007 ' S71 

1 


1013 


1097 
71.5 


1177 


10.6 1 71.0 


71.6 


73.5 



Schneebeli zieht aus den Zahlen den Schluss, das Stef ansehe Gesetz 
sei erfüllt ; dazu ist Folgendes zu bemerken : die Zahlen sind nicht ganz con- 
stant, sondern steigen offenbar etwas, d. h. die Strahlung wächst etwas stärker, 
als mit der vierten Potenz. Dazu kommt noch, dass der Autor selbst angiebt, 
bei Oeflfnen der Klappe sei stets eine Abkühlung eingetreten, wie das Luft- 
thermometer anzeigte, eine desto stärkere, je höher die Temperatur war. Es 
ist klar, dass die strahlende Wand sich mehr abkühlt, als der Luftinhalt der 
Kugel, dass also die Strahlung ohne diese Fehlerquelle noch schneller ge- 
wachsen wäre, die vierte Potenz noch schlechter gepasst hätte. Der Haupt- 
einwand aber, den man gegen die Deutung des Schneebeiischen Versuches, 
als habe er die Strahlung eines Porzellanstückes gemessen, machen muss, ist, 
dass er einen Körper in erhitztem geschlossenem Hohlraum strahlen Hess, so 
dass er die Strahlung eines schwarzen Körpers wenigstens annähernd gemessen 
hat. Dem entspricht es denn auch, dass er das Stef ansehe Gesetz so nahe 
richtig fand, denn wie wir noch besprechen werden, ist es für schwarze Kör- 
per zweifellos richtig. 

Einen ganz ähnlichen Fall finden wir in einer Untersuchung von Wilson 
und Gray 2). Während die Autoren 1895 fanden, dass das Stef ansehe Ge- 
setz für die Strahlung eines glühenden Platinstreifens nicht gilt, hatten sie 
1S94 bei ganz analogen Versuchen den Schluss gezogen, das Gesetz gelte. Sie 
hatten damals über den Platinstreifen einen Metallkasten gesetzt, um Luft- 
strömungen auszuschliessen, wie Lummer und Kurlbaum die Glocke, und 
hatten dadurch, ohne es zu ahnen, die Strahlung derjenigen eines schwarzen 
Körpers ähnlich gemacht — Später misst Wilson^) die Strahlung eines 
glühenden Graphittiegels zwischen 466^^ der absoluten Scala und 1317^. Bei 
zwei Versuchsreihen findet er die 4-te resp. 4. 3-te Potenz. Es ist hier offen- 
bar auch nahezu ein schwarzer Körper verwirklicht. 



1) H. Schneebeli, Untersuchungen im Gebiet der strahlenden Wärme. Wiedem. Ann. 
22. p. 430— 438 (1884). 

2) W. E. Wilson and, P. L. Gray, Experimental investigation on the effective tem- 
peratnre of the snn. Proc. Roy. Soc. 65. p. 250—251 (1S94), Phil. Trans. 185a. p. 361—395 (1894). 

3) W. E. Wilson, Radiation from a perfect radiator. Astrophys. J. 10. p. 80—86 (1899). 
Kay 8 er, Spoctroscople. II. 6 



82 Kapitel II. 

59. Fassen wir alle diese Beobachtungen zusammen, so ergiebt sich 
als völlig sicher gestellte Consequenz, dass das Stefan sehe Gesetz nichts 
wie Stefan glaubte, für alle Körper gilt. Es könnte danach zweifelhaft 
erscheinen, ob überhaupt die Gesammtstrahlung allgemein mit einer Potenz 
der Temperatur fortschreitet, aber das nachgewiesen zu haben, ist ein Haupt- 
verdienst der Paschen sehen Arbeiten. Die Potenz nähert sich um so mehr 
der vierten, je mehr der Körper sich einem schwarzen nähert, oder je voll- 
ständiger er in eine gleich temperirte oder spiegelnde Hülle eingeschlossen ist. 
Aus diesem Grunde haben die Untersuchungen von Wilson, Wilson und 
Gray, Schneebeli, Paschen für Kohle in Glashüllen, von Schleiermacher 
für Platin in Glashülle u. s. w. für die Potenz von T Zahlen ergeben, die der 
4 mehr oder weniger nahe kommen, während im Freien strahlende Körper 
fast in allen Fällen grössere Werthe des Exponenten geliefert haben. 

Die genauen Zahlen für einzelne Körper haben vorläufig wenig Interesse; 
dazu müssen sehr viel mehr Körper untersucht sein, so dass sich eine Be- 
ziehung zwischen diesen Exponenten und anderen Constanten der Stoffe unter- 
suchen lassen. Ob z. B. der Exponent für Platin 5.4 nach Paschen oder 5 
nach Lummer und Pringsheim ist, scheint mir irrelevant, auch die Un- 
richtigkeit einer der Zahlen noch keineswegs entschieden. Beide Versuchs- 
reihen sind mit grosser Sorgfalt angestellt; während aber Lummer und seine 
Mitarbeiter die gewaltigen Hülfsmittel der Reichsanstalt zur Verfügung hatten, 
fällt bei Paschen die höchst sorgsame Arbeit, die Jahre lange Uebung und 
das ausserordentlich reiche Beobachtungsmaterial sehr ins Gewicht. Ich sehe 
aber auch nicht einmal, wie es Lummer zu thun scheint*), einen zweifellosen 
Widerspruch in den Resultaten, der auf Fehler auf der einen oder anderen 
Seite schliessen liesse; die Versuchsbedingungen und das Material ist ver- 
schieden, und es scheint mir sehr gut möglich, dass verschiedenes Platinblech 
je nach seiner Reinheit und Oberflächen-Beschaffenheit und je nach der Auf- 
stellung in freier Luft oder in einem Gehäuse so weit verschieden strahlen 
kann, wie es hier gefunden ist. 

60. Die Prüfung der Stef ansehen Gleichung hat uns bis zum Jahre 1900 
geführt ; wir müssen jetzt wieder zurückgehen, um die weiteren Versuche zur 
Aufstellung einer Strahlungsformel zu besprechen, denn da die Stefan sehe 
Formel sich nicht bewährte, ihre wahre Bedeutung für den schwarzen Körper 
nicht erkannt war, ging das Suchen nach einer besseren Gleichung weiter. 

Violle^) beobachtet die Strahlung von Platin, welches sich in Tiegeln 
in einem Perrotschen Ofen befindet. Die Temperaturen (775 <^ bis 1775 <^C.) 
werden durch Schmelzpunkte verschiedener Metalle ermittelt, und es wird 
durch photometrische Vergleichung mit einer Carcel-Lampe die Helligkeit in 



1) 0. Lummer, Le rayonnement des corps noirs. Rapport au Congrös intemat. de 
Physique 1900, Paris bei Gautbier-ViUars, Vol. II, p. 5J— 99, siebe p. 70. 

2) J. Vi olle, Intensit^s lumiueuses des radiations 6mi8es par le platine incandescent. 
C. R. 92. p. 866—868 (1881). 



Strahlung fester Körper. 



83 



vier Spectralregionen, bei /.«=656/i/<, 589 ^uf«, 535 ju^, 482 f^/u, . gemessen. Es 
finden sich folgende Werthe : 





656^^ 


589 


585 


482 


7750 


O.OOSO 


0.0006 


0.0003 


— i- 


954» 


0.0154 


0.0111 


0.0072 (?) 


— 


1045« 


0.0505 


0.0402 


0.0265 


0.016 


1500« 


2.371 


2.417 


. 2.198 


1.894 


1775« 


7.829 


8.832 


9.759 


12.16 



Diese Zahlen werden dargestellt durch die Gleichung: 

(IX) J=mT3(l +€a-T)T 

wo T die absolute Temperatur bedeutet, m, e, a Constante sind. 
Kurz darauf schlägt Vio He ^ eine andere Formel vor 

(X) J = mTbT»a^ 

wo m eine Constante, b — 0.9999938, a= 1.03550— 13 A ist. Dieselbe Glei- 
chung soll auch die Gesammtstrahlung darstellen, z. B. den Bestimmungen von 
Dulong und Petit genügen, wenn man a= 1.01161 setzt. 

Sir W. Siemens*^) leitet aus sehr ungenügenden Versuchen an glühen- 
dem Platindraht ab 

(XI) S — Mt*-t-9)t, 

wo M von der strahlenden Substanz abhängen soll, qp nicht näher definirt ist 
Garbe'^) bestimmt das Verhältniss der Intensität der Strahlung einer 
Spectralregion zu der Gesammtstrahlung bei verschiedenen Temperaturen, in- 
dem er fälschlich annimmt, die Temperatur müsse dabei herausfallen. Er be- 
nutzt eine Glühlampe, deren Gesammtenergie x electrisch bestimmt wird, wäh- 
rend die optische Intensität y für verschiedene Spectralregionen photometrisch 
gemessen wird. Er findet 

(XH) y — a(x-b)% 

wo für A = 0.4 // :a — 0.00000075, für Ä — 0.5 /m : 0.000359, für A — O.e^w: 

110 52 

0.003O3, für A — 0.7 /i: 0.00702 ist, b = "^, c— l-f-^. 

Es folgen zeitlich die drei vollständigen Strahlungsgesetze von Köves- 
ligethy, Michelson und Weber, welche die Strahlung als Function der 
Wellenlänge und Temperatur geben; ich will sie erst später besprechen, zu- 
nächst die unvollständigen Formeln anführen. 

Edler*) leitet aus seinen schon vorhin erwähnten Versuchen, bei welchen 



1) J. Violle, Sur la loi du rayonnement. C. R. 92. p. 1204—1206 (1881). Vergl. C. It 
106. p. 163—165 (1887). 

2) Sir W. Siemena, On the dependence of radiation on temperature. Proc. Roy. Soc. 
86. p. 166—177 (1883). 

3) P.Garbe, Recherchea experimentales sur le rayonnement. J. de Phys. (2) 5. p. 245 
-258 (1886). 

4) J. Edler, Untersuchungen über die Abhängigkeit der Strahlung der Wärme und 

der Absorption derselben durch Glimmerplatten von der Temperatur. Wiedem. Ann. 40. p. 531 

—560 (1890). 

6* 



84 



Kapitel II. 



ein Thermoelement strahlt, eine Thermosäule die Strahlung empfängt, die 
Gleichung ab 

(XIII) S = k (T, - To) e« (Ti -To)^ 

wo k und a Constante, T, die absolute Temperatur des strahlenden, T« die des 
bestrahlten Körpers bedeutet. 

Le Chatelieri) will die Intensität des rothen Lichtes als Function der 
Temperatur messen. Er definirt das Emissionsvermögen als das Verhältniss 
der Strahlung des Körpers zu der eines' schwarzen Körpers , oder , wie er es 
nicht ganz richtig ausdrückt, als das Verhältniss der Strahlung des Körpers, 
wenn er sich in kalter Hülle befindet (es sollte hinzugesetzt sein, welche nichts 
reflectirt), zu der Strahlung, welche er in einer ihm gleich heissen Hülle aus- 
sendet. Er benutzt dann die Bemerkung von Kirch hoff über die Eigenschaft 
eines Hohlraumes, als schwarzer Körper zu strahlen, bohrt in die zu unter- 
suchenden Körper Löcher und vergleicht die Strahlung der Oberfläche mit 
der aus dem Loch. Dabei findet er falschlich, dass für Kohle und Eisenoxyd 
bei 1300^ C. das Verhältniss der Strahlungen 1 sei, sie also wie schwarze 
Körper strahlen, während für Palladium das Verhältniss 0.6 ist, für mattes 
Platin 0.4, für polirtes Platin und weissen Thon 0.25, für Magnesia 0.1. 

Er misst nun die Strahlung des rothen Lichtes für Eisenoxyd und Platin, 
mit denen er ein Thermoelement überzieht, um die Temperatur der Strahlungs- 
quelle zu erhalten. Die Strahlen gehen durch absorbirende Gläser, die mit 
Oxyden von Eisen, Kupfer, Mangan und Nickel gefärbt sind, endlich durch ein 
rothes (Jlas; die Intensität wird dann photometrisch gemessen. Er findet für 
Eisenoxyd und Platin folgende Werthe: 



Temperatur 



600 *> 



8000 



1000 



1200 



1400' 



1600« 



1800 



Eisenoxyd 
Platin 



0.00003 
0.00001 



0.003 
0.00125 



0.08 
0.03 



0.65 
0.26 



8.40 
1.41 



12.6 
5.62 



39.00 
17.00 



Diese Zahlen werden dargestellt durch die Gleichung 

(XIV) j __ j|^Q6.7 rp"" "T~ 

Diese Gleichung verwerthet er, um für verschiedene Lichtquellen die Tem- 
peratur aus der Intensität zu ermitteln, und kommt zu ziemlich guten Resul- 
taten; so ergiebt sich für die Glühlampe 1800«, für die Bogenlampe 4100o. 

Ferner ist noch eine Formel von Wilson und Gray 2) nach Messungen 
an glühendem Platin anzuführen. Sie lautet 

(XV) s = a(T?-T^) + b(Tf-T;;), 

1) H. Le Chatelier, Sur la mesure optique des temperatures 61ev6es. J. de Phys. 
3) 1. p. 1S5— 205 (1892). Siehe auch: C. R. U4. p. 214—216, 470—473, 737—739 (1892). üeber 
die Richtigkeit der Methode und Resultate hat sicjhr eine Polemik entwickelt. Siehe dazu: 
J. Violle, C. R. U4. p. 734—736 (1892); J. de Phys. (3) 1. p. 298—301 (1892). — H. Becque- 
rel, C. R. U4, p. 255—257, 390-392 (1892). — Le Chatelier, C. R. U4. p. 340—343 (1892). 
— J. Crova, C. R. U4. p. 941-942 (1892). , 

2) W. E. Wilson and P. L. Gray, On the temperature of the carhons of the electric 
arc; with a note on the temperature of the sun. Proc. Roy. Soc. 58. p. 24—38 (1895). 



Strahlung fester Körper. 



85 



WO a und b Constante sind, T, die absolute Temperatur der Quelle, T^, die des 
Empfängers ist Wie man erkennt, wächst nach dieser Gleichung die Strah- 
lung etwas langsamer, als nach Stefan, wie es auch die Autoren angeben. 
In einer russisch geschriebenen und mir daher nicht verständlichen Ab- 
handlung hat Tereschin*) eine Formel für die Gesammtstrahlung aufgestellt: 
(XVI) S = Be^T2(T4_T4)^ 

welche die Strahlung des Platins gut darstellen soll nach eigenen Beobach- 
tungen und nach denen von Bottomley, Rossetti, Nichols, wenn man n 
verschiedene Werthe für die verschiedenen Beobachter giebt, nämlich in der 
angeführten Reihenfolge : 4x10-7, 9x10-7, 8.8 x lO-^, 7 x lO-^. 

Petavel2) misst die Gesammtstrahlung eines electrisch geglühten Platin- 
drahtes, der in einem Metallrohr ausgespannt ist, welches durch Wasser auf 
constanter Temperatur gehalten wird. Das Bolometer befindet sich im Vacuum, 
zu welchem die Strahlen durch eine Quarzplatte gelangen. Die Resultate 
stimmen sehr genau mit denen von Paschen überein ; sie werden nicht dar- 
gestellt durch die Gleichungen von Stefan, Dulong und Petit, Rossetti, 
während die Web ersehe Gleichung zwischen 400^ und 800^ gut passt. Pe- 
tavel untersucht auch den Einfluss des umgebenden Gases auf die Emission. 
— Endlich misst er photometrisch die Helligkeit b (intrinsic brilliancy) des 
aasgestrahlten Lichtes, und findet die Gleichung 

(t — 400) — 889.6 T/bT 
Folgende Tabelle zeigt den Anschluss dieser Gleichung an die Beobachtungen : 



Temp. beob. 


1036 


1076 


1140 


1189 


1132 


1240 


1286 


1360 

1.96 

1381 


1500 1500 


1779 1 1779 


b 


0.0677 


0.131 


0.250 


0.437 


0.231 


0.735 


1.14 


4.15 4.95 


20.53 1800 


Temp.berech. 

1 


1002 


1063 


1128 


1189 


1119 


1251 


1307 


1509 1500 


1766 



Für den positiven Krater der Bogenlampe fand sich b: 11000, daraus seine 
SPemperatur 3830«. 

ZWEITER ABSCHNITT. 
Vollständige Strahlungsformeln. 

61. Wir kommen nun zu den Ausdrücken, welche die Intensität als 
Function der Wellenlänge und Temperatur darstellen, also den wirklichen Aus- 
drücken der Grösse J von Kirchhoff. W. Michelson-) denkt sich, jedes 
ITieilchen eines festen Körpers führe Bewegungen derart aus, dass es eine 
Kugel vom Radius g nicht verlässt. Er berechnet die Wahrscheinlichkeit, dass 

1) C- Tereschin, J. d. ruas. physico-chem. Ges. 29. p. 169, 30. p. 15 (1897)*, Fortschr. 
der Phys. 1897, ü, p. 334—335; auch J. de phys. (3) 7. p. 672—673 (1897). 

2) J. E. Petavel, On the heat dissipated by a platinum surface at a high tempera- 
ture. Phü. Trans. 191 A. p. 501—524 (1898). 

3) W. Michelson, Essai th6orique sur la distribution de l'^nergie dans les spectres 
des solides. J. de Phys. (2) 6. p. 467—479 (18S7); auch Phil. Mag. (5) 26. p. 425—435 (1888). 
Nach J. SQC. physico-chim. russe 19. No. 4. p. 79 (1887)*. 



86 Kapitel IL 

das Theilchen unter dem Incidenzwinkel ö auf die gedachte Kugelfläche treflfe, 
und findet w «= f ^ ö) cos diö. Dieser Ausdruck ist ein Maximum für 

5 c= 0, d. h. die Theilchen bewegen sich am häufigsten dicht an der Mitte der 
Kiigel vorbei, und repräsentiren dadurch Schwingungen mit der Schwingungs- 
dauer T«=-^, wenn v die Geschwindigkeit des Theilchens bedeutet. Ist N 

3 
die Zahl aller Theilchen, m die Masse eines jeden, ist k = ^ ^, so ist nach 

dem bekannten Vertheilungsgesetz von Maxwell die Zahl der Theilchen, 
deren Geschwindigkeit zwischen v und v + d v liegt 

4N ^ ^ — kmv« 

V/r 

also fttr V 



Vy=:77= (km) 2 e v*dv, 

4^ 



256N ,,^ ,4- ^l^^^ 
v^ = — -=^^' (km)2 e T* t dT. 

Er nimmt nun an, die Intensität einer Strahlung von der Periode r sei 

1) proportional der Zahl v^ der mit dieser Periode schwingenden Theilchen; 

2) proportional einer Function der Energie dieser Theilchen. Da — sehr gross, 

l 

können wir annehmen, dass diese Function eine Potenz von -j, da die Energie 

gleich -r-mv* und v«=-? ist; 3) soll die Intensität proportional sein einer 

Function der absoluten Temperatur. Diese Function f (T) soll „die mittlere 
Verstärkung oder Schwächung darstellen, welche in jeder primären Welle 
durch die Gesammtheit der resultirenden Schwingungen und durch Absorption 
in dem strahlenden Körper selbst hervorgebracht wird." 

Wir können also die Intensität einer Welle von der Periode t setzen: 



Jr = Av,(^.yf(T). 



Setzen wir hier den Werth von v^ ein; nehmen, wie gewöhnlich die absolute 

M 
Temperatur proportional der mittleren lebenden Kraft, also k = 7«, wo nun 

M unabhängig von T ist; setzen wir femer 

A^^^^»(Mm)T«B, 16ß*Mm — c, 

J/7C 

so wird 8 c 

J,-BT^f(T)e TrV ^'^^l,^ 

Wollen wir die Wellenlänge einfahren, so ist A — V t, wo V die Lichtgeschwin- 
digkeit bedeutet, also 3 ^ 

J, = BT^f(T)e"T.^r*'''+"d;. 



Strahlung fester Körper. 87 

In dieser Gleichung ist p und f (T) unbekannt; aber auch so lassen sich eine 
Eeihe von Schlüssen ziehen. Nehmen wir T — Const. und construiren eine 
Curve mit l und J;^ als Coordinaten, so ist sie die Intensitätscui've im nor- 
malen Spectrum für die Temperatur T. Sowohl für A — als für i + oo sind 

J; und -Ty~0, d. h. die Intensität wird für unendlich kurze und unendlich 

lange Wellenlängen assymptotisch gleich Null. Die Curve fällt nach kurzen 



Wellen wegen des Factors e '^^^ steiler ab, als nach langen ; sie besitzt nur 
ein Maximum entsprechend der Wellenlänge 



P4-2yT 

Die Wellenlänge des Intensitätsmaximums ist also umgekehrt proportional zur 
Wurzel aus der absoluten Temperatur, oder Ai T — Const. 

Die Gesammtstrahlung ist gleich dem Flächeninhalt der Curve zwischen 
/.»O und A=aoo, also 

S=./j,dA-^Bc"('*"^^)r(p + |)f(T)TP, 

'o 
WO r das Eu 1er sehe Integral zweiter Ordnung ist. 

Setzen wir in die Gleichung für J;^ den Werth von Am ein, so bekommen 
wir die maximale Intensität 

J._B(J>-±-y + VT)T'+^-, 
also 1 

Jm 2C~ 2" /p + 2\P + 2 



« r(p-H|. 



1/T. 



Also die Maximalintensität wächst schneller als die Gesammtintensität, beider 
Quotient wächst proportional zu VT . 

Ferner folgt: 2e-(P + 2)^ ^^p + | ^ ^ 

(p + 2) '' = Const., . 



S 



r(p.f) 



d.h. die Gesammtintensität steht in constantem Verhältniss zu dem Product 
Jm>l«. Dass Verhältniss hängt ab von p, welches wahrscheinlich für alle Körper 
denselben Werth hat, da es angiebt, wie die schwingenden Theilchen auf den 
umgebenden Aether einwirken. 

Um die Curven zeichnen zu können, muss man specielle Annahmen über 
p und f(T) machen. Das Stefan sehe Gesetz wird z.B. befriedigt, wenn wir 
setzen p = l, f(T) — RT% 

dami ist (XVII) j^ _ B^ T 'K' ^" k''. 



88 Kapitel II. 

Michelson versucht einige seiner Resultate an Beobachtungen von 
Langley zu prüfen. Eine genauere Prüfung durch Paschen werden wir 
sehr bald besprechen. 

62. Wenig später hat H. F. Weber») eine Formel für die Strahlung 
aufgestellt, die aber im Gegensatz zu der vorigen rein empirisch aus den vor- 
liegenden Beobachtungen abgeleitet ist. Sie lautet 

(XVIII) J = C-^e''~'''^. 

Hier bedeutet a eine Grösse, die für alle Körper identisch sein soll, gleich 
0.0043, während C und b für jeden Körper besondere Constante bedeuten. 
Für die Gesammtstrahlung folgt daraus: 

^^"^ 

/aT 
JdA = Ae T. 

Aus der Gleichung ergiebt sich, dass für jede Temperatur J==0 wird für 
A = und i — cx), ferner dass , ,- = für A = 0, A=« ^-m, A— oo. / = 



dA "' bT' bT 

giebt somit die Wellenlänge für das Maximum der Intensitätscurve an. End- 

d'^S 
lieh zeigt Weber, indem er 377^ = setzt, dass die Intensitätscurve sich an 

den Endpunkten assymptotisch der Axe nähert, und zwei Wendepunkte besitzt 

Aus der Weber sehen Gleichung lässt sich ableiten 

k^T = Const. 

Weber prüft diese Formel an den schon erwähnten Messungen von 
Langley, Schleiermacher, VioUe, Garbe, Tyndall, Nichols, und 
findet es überall bestätigt. Aber schon sehr bald legt Graetz^) gegen diese 
Angabe Protest ein, und zeigt, dass sie sich nicht halten lässt, ein Resultat, 
welches durch die neueren Messungen nur bestätigt wird.^) Dass es falsch 
sei, folgt schon daraus, dass es das Stef ansehe Gesetz nicht enthält. 

Rayleigh^) findet, das Gesetz von Weber habe mehr Wahrscheinlich- 
keit für sich, als das von Michelson; er kommt zu diesem Schluss, indem 
er untersucht, ^velche Bewegung der Atome anzunehmen sei, um auf die Glei- 
chung zu fähren. Dabei ergiebt sich für das Web er sehe Gesetz die ein- 
fachere Bewegung, ßayleigh weist hier darauf hin, dass nach solchen 



1) H. F. Weber, Untersuchungen über die Strahlung fester Körper. Erste Mittheilang: 
Das Emissionsgesetz der Strahlung. Berl. Ber. 1S8S. p. 933 — 957. 

2) L. Graetz, lieber das von Hm. H. F. Weber aufgestellte Strahlungsgesetz. Wiedem. 
Ann. 86. p. 857— 864 (1889). Auch W. Ferrel findet das Gesetz unrichtig: Weber's law of 
thermal radiation. Americ. J. (3) 89. e. 137—145 (1S90). 

3) Nur P. Grüner benutzt die Formel für Glühlampen: Die Werthe der Weberschen 
StrahlungBconstanten b* verschiedener Kohlefäden. Inaug. Dissert. Zürich 1893, 64 pp.* Beibl. 
17. p. 924—925 (1893). 

4) Lord Rayleigh, On the character of the complete radiation at a given temperature. 
Phil. Mag. (5) 27. p. 460— 469 (18S9). 



Strahlung fester Körper. 89 

Strahlungsgleichungen durch die Lage des Intensitätsmaximums die Tempe- 
ratur des strahlenden Körpers bestimmt werden könne. 

6S* Schon vor Michelson war ein Versuch gemacht worden, theore- 
tisch ein Strahlungsgesetz zu ermitteln; R. v. Kövesligethy hat in einigen 
der ungarischen Akademie vorgelegten Abhandlungen diese Frage und andere 
behandelt und dann seine Resultate als Buch ») herausgegeben. Ich will mich 
damit begnügen, die Formel von Kövesligethy anzugeben, denn seine Ab- 
leitung, die auf zwei verschiedene Arten gegeben wird, scheint mir zu unklar 
und auf zu willkürlichen Hypothesen beruhend. Er findet 

4 A* 

Hier sind fi und vi zunächst unbekannte Functionen der Temperatur. J wird 
für A=0 und für k^^<x>. Die Intensitätscurve hat ein Maximum; bildet 

man ^-r- und setzt es gleich 0, so findet sich A = jm. f* ist also die Wellen- 
länge, Am, bei welcher für bestimmte Temperatur die Intensitätscurve ihr 
Maximum hat. Diese maximale Intensität ist Jm = . Zu jeder anderen 

Intensität gehören zwei Wellenlängen; nennen wir sie k^ und X^, so folgert 
Kövesligethy, dass A,A,=s^\ 

Durch weitere Hypothesen wird geschlossen, dass vi der vierten Potenz 
der absoluten Temperatur proportional sei, ^i der absoluten Temperatur um- 
gekehrt proportional. Setzen wir das ein, so folgt 

(XIX) J = «T'(FTqr^^- 

Auch aus dieser Gleichung ergiebt sich 

^nT — Const. 

Kövesligethy sucht seine Gleichung an einigen Beobachtungen von 
Violle und Mouton^) zu prüfen; Moutons Zahlen, die mit der Thermo- 
säule gewonnen sind, corrigirt er aber zuerst so, als ob sie mit dem Auge 
gemessen wären, und findet die so fälschlich veränderten Zahlen in leidlicher 
Uebereinstimmung, während die richtigen Originalzahlen gar nicht passen.'^) 

64. Es handelt sich nun darum, die verschiedenen Formeln zu prüfen, 
was nur auf experimenteller Grundlage geschehen kann, und da haben wir 
zunächst einige ältere Arbeiten zu besprechen. Den ersten Begriff über die 
Intensitätscurve des Sonnenspectrums vermitteln die Arbeiten von H ersehet), 



1) E.V. Kövesligethy, Gmndzüge einer theoretischen Spectralanalyse. Halle hei 
Schmidt 1890, 327 pp. Theile dieses Buches sind nach der Angahe des Verfassers der unga- 
rischen Akademie hereits 1885 und 1887 vorgelegt. Siehe auch: Astron. Nachr. 117. p. 329 — 
337 (1S87); Wiedem. Ann. 82. p. 699—700 (1887). Kövesligethy ist in neuester Zeit wieder 
KU demselben Thema zurückgekehrt; siehe Math. u. Naturw. Ber. aus Ungarn 16. p. 1—49 (1899)*. 

2) L. M QU ton, Spectre calorifique normal du soleil et de la lampe ä platine incandes- 
cent (Boorbouze). CR. 89. p. 295—298 (1879). 

3) W. Michelson, Moderne Untersuchungen über die Theorie der continuirlichen Spectra. 
BeibL 14. p. 277—278 (1890) nach J. der russischen phys.-chem. Ges. (6) 21. p. 87—103 (lbb9)*. 

4) W. Herschel, Phil. Trans. 1800. II. — Siehe dieses Werk Bd. I, § 3. 



90 Kapitel II. 

die zeigten, dass ein Maximum vorhanden sei. Die für die optische Intensitäts- 
vertheilung von Fraunhofer gezeichnete Curve dagegen sagt für unsere 
Frage nichts aus, konnte im Gegentheil damals nur verwirrend wirken. 
Ampere hat sich vielleicht zuerst ein klares Bild gemacht; er führt aus, 
dass bei niedriger Temperatur die Körper nur lange Wärmewellen aussenden, 
bei steigender Temperatur wachse ihre Energie und gleichzeitig kommen immer 
kürzere Wellenlängen hinzu, die schliesslich auch dem optisch und chemisch 
wirksamen Gebiet angehören. Aehnliche Vorstellungen wird bei seinen späteren 
Arbeiten auch Melloni gehabt haben. Drap er 2) nimmt das an, indem er 
eigentlich gegen das experimentelle Ergebniss sein Gesetz aufstellt. Müller 5) 
giebt die erste mit Thermosäule erhaltene Zeichnung des Energiespectrums 
der Sonne, mit einem Versuch, dieselbe auf das normale Spectrum zu reduciren. 
Kirch ho ff 4) scheint seine Auffassung für selbstverständlich zu halten; er 
sagt: „Wenn man einen bestimmten Körper allmählich erhitzt, so sendet er,, 
bis seine Temperatur eine gewisse geworden ist, nur Strahlen aus, deren 
Wellenlängen grösser sind, als die der sichtbaren Strahlen. Bei einer gewissen 
Temperatur fangen Strahlen von der Wellenlänge des äussersten Roth an sich 
zu zeigen; steigt die Temperatur höher und höher, so kommen Strahlen von 
kleinerer und kleinerer Wellenlänge hinzu, in der Art, dass bei jeder Tempe- 
ratur Strahlen von einer entsprechenden Wellenlänge neu hinzutreten, während 
die Intensität der Strahlen grösserer Wellenlängen wächst." 

De la Provostaye^) meint, es wäre auch möglich, dass bei jeder 
Temperatur alle Wellenlängen emittirt werden, dass ihre Intensität nur in 
verschiedenem Maasse mit der Temperatur wächst. 

Tyndall«) beobachtet zuerst das Energiespectrum der Bogenlampe und 
findet das starke Ueberwiegen der ultrarothen Strahlung über die sichtbare 
im Vergleich zur Strahlung der Sonne. Er schliesst daraus auf die niedrigere 
Temperatur des Bogens. Er führt auch einen Versuch ') aus, welcher beweist, 
dass mit gesteigerter Temperatur nicht nur die sichtbare Strahlung, sondern 
auch die ultrarothe wächst. Auch Desains^) zieht aus seinen Versuchen den 
Schluss, bei steigender Temperatur wachse die Intensität aller Wellenlängen. 



1) A. M. Ampere, Note sur la chaleur et snr la lumi^re consid6r6es comme r^snltant 
de mouvements vibratoires. Ann. chim. et phys. 58. p. 432 — 444 (1835). 

2) J. W. Draper, On the production of light by heat. Am. J. (2) 4. p. 388—402(1847). 

3) J. Müller, WeUenlänge und Brechungsexponent der äussersten dunklen Wänne- 
Btrahlen des Sonnenspectrums. Pogg. Ann. 105. p. 337—359, 543—547 (1858). 

4) G. Kirchhoff, Pogg. Ann. 109. p. 275—301 (1860). 

5) F. delaProvostaye, Consideration th6orique sur la chaleur rayonnante. Ann. 
chim. et phys. (3) 67. p. 5—51 (1863). 

6) J. Tyndall, Note on the invisible radiation of the electric light. Proc. Roy. Soc 
14. p. 33—35 (1865). — On calorescence. Phil. Trans. 156. IL p. 1—24 (1866). 

7) J. Tyndall, On luminous and obscure radiation. Phil. Mag. (4) 28. p. 329— 341 
(1864); auch Pogg. Ann. 124. p. 36—58 (1865). 

8) P. Desains, Recherches sur les spectres calorifiques. C. R. 67. p. 297— 300, 1097 
—1100 (1868). Siehe auch C. R. 84. p. 285—286 (1877). 



Strahlung fester Körper. 



91 



LamanskyO misst das Energiespectrum der Sonne und des Kalklichtes. In 
letzterem liegt das Maximum viel weiter nach Ultraroth, als im Sonnenspectrum, 
ein Beweis, dass mit steigender Temperatur dies Maximum nach kürzeren 
Wellen rückt. Crova^) misst mit Photometer und Thermosäule die Inten- 
sitätsvertheilung im Spectrum der Sonne, der electrischen Lampe, des Kalk- 
lichtes, einer Oellampe : je niedriger die Temperatur der Lichtquelle, desto steiler 
f&Ut die Curve nach kurzen Wellenlängen hin ab. Mouton^) findet im nor- 
malen Sonnenspectrum das Energiemaximum bei 0,560 /u, im Spectrum der 
Lampe Bourbouze (glühender Platindraht) bei 1.530^. Nichols*) vergleicht 
photometrisch die Helligkeit zweier Platindrähte in verschiedenen Spectral- 
regionen; ein Draht wird auf constanter Temperatur gehalten, der andere auf 
variabler. Er vergleicht das Spectrum mit dem der Sonne, für welche er 
dann, um zur ausgestrahlten Energie zu gelangen, die Messungen von 
Lamansky nimmt. Er glaubt schliessen zu sollen, dass bei allen Tempe- 
rataren alle Wellenlängen vorhanden seien, dass aber erst von einer bestimmten 
Temperatur an für bestimmte Wellenlänge die Energie stark zu wachsen 
beginne. 

tö. Eine eingehende Untersuchung über die Verschiebung und Verände- 
rung mit der Temperatur hat zuerst Jaques^) unternommen, freilich ohne 
Erfolg: Ein Platinstreif wird electrisch zum Glühen gebracht, aus Stromstärke 
und Widerstand die Temperatur berechnet. Mittelst Prisma und Linsen aus 
Stemsalz wird ein Spectrum des Platinlichtes entworfen, welches 140 mm lang 
ist, aber nur auf eine Strecke von 50 mm Ausschläge der Thermosäule giebt. 
Da die Spaltweite 5 mm beträgt, so ist das Spectrum ausserordentlich unrein 
gewesen; die Breite der Thermosäule ist nicht angegeben. Er findet die Lage 
des Maximums der Curve bei verschiedenen Temperaturen an folgenden Stellen 
seiner Scala, wobei grössere Zahlen kleineren Wellenlängen entsprechen: 



Temper. : 


Schw. Rothglnth 


7740 


795 ö 


850 


854 


870« 


1000 


1025« 


Lage des Max. 


8.3 


8.1 


8.05 


8.0; 8.15; 8.37 


8.15 


8.5 


8.37 


8.4 



Jacques zieht daraus den Schluss, dass wahrscheinlich das Maximum 
sich nicht verschiebe mit steigender Temperatur, dass die Ordinaten nur höher 
werden, die Curven aber sich ähnlich bleiben. — Dann wird der Platinstreif 
mit verschiedenen Substanzen überzogen; auch für sie findet sich keine Aende- 



1) S. Lamansky, Untersuchnngeu über das Wärmespectrum des Somien- und Kalk- 
lichtes. Berl. Ber. 1871. p. 632—641; Pogg. Ann. 146. p. 200—232 (1872). 

2) A. CroTa, Etüde spectromStriqne de quelques sources lumineuses. C. R. 87. p. 322 
-325 (1878). 

3) L. Monton, Spectre calorifique normal du soleil et de la lampe a platine incandes- 
cent (Bourbouze). C. R. 89. p. 295—298 (1879). 

4) E. L. Nichols, On the character and intensity of the rays emitted by glowing pla- 
tinum. Inaug.-Dissert Göttingen 1879, bei Huth; auch Amer. J. (3) 18. p. 446—468 (1879). 

5) W. W. Jaques, Distribution of heat in the spectra of various sources of radiatiou. 
hiaugnr.-Dissert. John Hopkins University Baltimore 1879*; auch Proc. Amer. Acad. 14. p. 142 
-163 (1879). 



92 



Kapitel II. 



derung der Curvenform mit der Temperatur, fiir alle Substanzen ist die 
Intensität für dieselbe Temperatur ungefähr die gleiche, aber die Maxima 
liegen verschieden: 



Substanz 


FeaO^ 


Pt 


FeaOs 


CraOs 


AhOs 


CüO 


Lage des Max. 


7.95 


8.04 


8.09 


8.10 


8.50 


9.05 


Lage in ß 


1.45 


1.37 


1.26 


1.24 


1.07 


0.96 


Molecularge wicht 


232 


197 


160 


152 


103 


79 



Die letzte Zeile ist der Tabelle beigefugt, weil der Autor meint, die 
Lage des Maximums hänge mit dem Moleculargewicht zusammen. Wie man 
erkennt, ist diese Arbeit sehr unglücklich, es ist nicht ein einziges der ge- 
fundenen Resultate richtig. 

66. Zu demselben falschen Resultate^ dass das Maximum an seiner 
Stelle bleibe, die Curven sich ähnlich sind, gelangt theoretisch Lecher^); 
er meint, wenn das Stef ansehe Gesetz gelte, müsse also die Intensität jeder 
Wellenlänge proportional der vierten Potenz der absoluten Temperatur wachsen. 

Desains und Curie wagen es zum ersten Mal in einem durch Gitter 
hergestellten normalen Spectrum Messungen auszuführen; das Gitter ist aus 
Drähten von 0.125 mm Dicke mit gleich grossen Zwischenräumen hergestellt, 
welches zwischen Steinsalzlinsen steht. Sie finden folgende Ausschläge von 
der linearen Thermosäule, wenn sie als Lichtquelle die Lampe Bourbouze oder 
Kupferblech von 300" resp. 150'^ benutzen: 



X UL (JL 


0.588 


0.96 

1026 

4 


1.13 


1.43 


1.86 


2.13 
4674 


4.00 


4.6 


5.6 


6.0 


7.0 


Lampe 


171 


2494 


4474 

18 


5785 


2123 


1026 


557 


307 


225 


Cu 300« 


- - — — 


7 


33 


53 


60 


53 


45 


36 


26 


Cu 150° 








2 


5 


9 


8 


7.3 


6.5 


6 



Aus diesen Zahlen ergiebt sich sehr deutlich die Verschiebung des Maxi- 
mums nach kürzeren Wellenlängen mit steigender Temperatur. 

67. ungefähr uim dieselbe Zeit hat Langley^) sein Bolometer er- 
funden und die erste Messung im Gitterspectrum der Sonne ausgeführt In 
den folgenden Jahren wird die Intensitätscurve der Sonne genauer und bis zu 
grösseren Wellenlängen ermittelt ^) und das Maximum bei etwa 0.550 gefunden, 
während es vor der Absorption in der Erdatmosphäre zwischen 0.500 und 0.550 



1) E. Lech er, Ueber die spectrale Vertheilung der strahlenden Wärme. Wien. An- 
zeiger 1881, Nr. 19* Rep. f. phys. Techn. 18. p. 124—125 (1882). — Ueber Ausstrahlung und 
Absorption. Wien. Ber. 85, ü. p. 441-490 (1882), auch Wiedem. Ann. 17. p. 477—518 (1882). 

2) P. Desains et P. Curie, Recherches sur la determination des longueurs d'onde des 
rayons calorifiques ä hasse tempörature. C. R. 90. p. 1506—1509 (1880). 

3) Vergl. den ersten Band dieses Werkes § 5SS und folgende. 

4) Siehe z. B. S. P. Langley, The invisible solar and lunar spectrum. Americ. J. (3) 
36. p. 397—410 (1888), auch Phil. Mag. (5) 26. p. 505—520 (1888), Ann. chim. et phys. (6) 17- 
p. 314—338 (1SS9), 



Strahl aug fester Körper. 



93 



liegen würde. — Besonders wichtig ist aber eine Untersuclmng Langleys') 
über die Emissionscnrre von benisstem Kupfer bei verschiedenen Tempera- 
turen zwischen S15'' und — 20'^ C. Es sind leider niemals genaue Angaben 
Aber die Beobachtungen veröffentlicht, sondern nur die in Fig. 1 1 reproducirte 
Zeichnung, welche die Curven im prismatischen Spectnim des Steinsalz- 




Fig. 11. 

prismas als Function des Brechungsexponenten giebt; ausserdem giebt Lang- 
ley folgende Tabelle fflr die Lage des Maximums bei den verschiedenen Tem- 
peraturen, ausgedruckt durch die minimale Ablenkung im Prisma: 



Dngeffihre Temp. 


UeberscbnsH über 


Lage der 


der Strahlnngsqnelle 


Temp. des Bolometers 


maximalen Ordinate 


815«C 


81(3 


39 


08' 


535 


505 


3!) 


03 


330 


SIS 


39 


Ol 


330 


310 


39 


00 


SOO 


275 


38 


42 


178 


Isä 


38 


35 


1T9 


152 


3S 


35 


119 ■ 


126 


38 


25 


lüil 


•>s 


3fe 


22 


S9 


7H 


38 


27 


40 


46 


38 


00 


- 2 


- 18 


s- 


41) 



1) S. P. Langle;, Observatioos ou invisible Leat-spectra and the recognidon of tutherto 
muneaanreil ware-lengths, made at the Allegheny Observatory. Prac. Amer. Assoc. 84. p. &5 — 75 
rlSSS) Americ. J. (3) 8L p. 1—12 (1886), Phil. Mag- (5) 21. p. 394—409 (1S86). 

Die CoTTen fOr 2° and 100° hat Langlej- anch aaf normales Spectram umgperechaet. 
CR. loa. p. 162—184 (1886). 



94 Kapitel U. 

Die letzte Zahl hält Langleyfür zweifelhaft. Er zieht folgende Schlüsse: 
Die Höhe aller Ordinateu wächst mit der Temperatur, aber die kürzeren 
Wellenlängen wachsen schneller; daraus folgt eine Verschiebung des Maxi- 
mums nach kürzeren Wellenlängen. Die prismatischen Curven sind nicht 
symmetrisch, sondern sie fallen nach kurzen Wellen sehr viel steiler ab. 

In die Figur ist noch die Curve des Sonnenspectrums eingetragen; aller- 
dings mit viel zu kleiner Höhe der Ordinaten, aber bei richtigen Wellen- 
längen. Man ersieht daraus, wie stark hier das Maximum nach kurzen Wellen 
gerückt ist, wie viel höher die Temperatur der Sonne somit sein muss. Ueb- 
rigens betrachtet Langley seine Zahlen quantitativ nur als eine erste An- 
näherung. — Später hat LangleyO noch das Energiespectrum des Bogens ver- 
öffentlicht, sein Maximum liegt etwa bei 39^30' oder 2.8 ^u im prismatischen 
Spectrum. — Diese Resultate sind lange Zeit die einzigen gewesen, die sich 
zur Prüfung von Emissionformeln eigneten, und sie sind in diesem Sinne mehr- 
fach erwähnt worden ; aber Kövesligethy, ja auch noch Rubens'^) rechnen 
mit diesen Curven, als wären es normale Spectra, obgleich Langley selbst 
ausdrücklich den Unterschied hervorhebt, zwei von den Curven sogar um- 
rechnet und als normale abbildet. Erst Paschen 3) macht auf diesen Fehler 
aufmerksam. 

Dolbear*) schliesst an die Beobachtungen von Langley über das 
Spectrum der Sonne und des Mondes, welche ergeben hatten, dass der Mond 
lange Wellen relativ viel stärker aussende, als die Sonne, höchst verkehrte 
Betrachtungen. Sie sollen zeigen, dass mit gesteigerter Temperatur die langen 
Wellen verschwinden können. 

68. Eine grössere Anzahl von Versuchen haben Abney und Festing 
gemacht; sie beziehen sich meist auf die Emission von Glühlampen bei ver- 
änderter Stromstärke; sie enthalten meist nicht alle Grössen, die. uns hier 
interessiren, aber doch einige hierher gehörige Resultate. So findet sich ^) die 
in Fig. 12 wiedergegebene Curve, in welcher die Energiespectra der Glühlampe 
bei verschiedenem Verbrauch von Watt dargestellt ist. Der willkürlichen 
Theilung entsprechen folgende Wellenlängen in ^u: 



1) S. P. Langley, The temperature of the moon. Americ. J. (3) 38. p. 421 — 440 (1889), 
auch Phil. Mag. (5) 29. p. 31—54 (1890). 

2) H. Rubens, Prüfung der Ketteler-Helmholtzschen Dispersionsfonnel. Wiedem. Ann. 
58. p. 267—286 (1894). 

3) F. Paschen, On the existence of law in the spectra of solid bodies, and on a new 
determination of the temperature of the sun. Astrophys. J. 2. p. 202—211 (1895). 

4) A. E. Dolbear, On the conditions that determine the length of the spectrum. Proc 
Americ. Acad. 21. p. 361—362 (1886). 

5) W. de W. Abney und Festing, The relation between electric energy and radiation 
in the spectrum of incandescence lamps. Proc. Roy. Soc. 87. p. 157 — 173 (1884). Hier wird 
auch eine Curve für glühendes Platin gegeben. Eine Curve für die Bogenlampe findet sich in : 
The influence of water in the atmosphere on the solar spectrum and solar temperature. Proc 
Roy. Soc. 85. p. 328—341 (1883). 



Strahlung fester KQrper. 



Theilstrich 3 | Ö ; S 


10 11 


12 1 IB ; U 15 10 


17 


18 


20 


WeUenlän^ 0.67! O.TSl 0.68 


1.03 1.12 


1.22 1.32J 1.43| 1.55 1.61 


1.79 


1.91 


2.17 



Die Cnrven zeigen sehr schön das Fortrücken des Maximums. In einer 
späteren Arbeit') wird im sichtbaren Spectrum photometrisch dieselbe That- 
sache constatirt 

Stössel*) erhitzt einen Platindraht electrisch und misst spectral-photo- 
metrisch die Helligkeit bei verschiedenen Temperaturen filr die Wellenlängen 
4950, 5300, 6000, 6700, 7050. Er findet, die Emission lasse sich darstellen 




durch: J = Äe""^, wo m^ — -, und w„ der Widerstand des Drahtes bei 0", 

w/ " ' 

w der bei der Beobachtungatemperatur ist, also m eine Function der Temperatur 
darstellt, a dagegen ist eine Function der Wellenlänge. Von A = 7050 bis 
-1=4950 änderte es sich von 3.46 bis 4.46, d.h. die kurzen Wellenlängen 
wachsen mit steigender Temperatur schneller, das Maximum im Spectrum muss 
sich somit verschieben. 



t) W. de W. Abney and Festing, Colour pboWmetrj, Phil. Trans. 177, n. p. 423— 
4M I18b6). Siehe auch: Od the photometry of the glow lamps, Proc, Roy, Soc. 48. p. 247- 
163 (1S87). 

2) J. StÜBBel, Ueber die Lichtemission des glühenden Platins. Vierteljahrsschrift d. 
natnrforBch. Oea. Zttrich 1S8S, p. SOS— 322. 



96 Kapitel II. 

Damit sind wohl die wesentlichen Notizen, welche sich in der Litteratur bis 
zu Paschens Arbeiten finden, zusammengetragen, wobei ich aber natürlich von 
zahllosen kürzeren Bemerkungen, die Neues nicht bieten, absehe. Nur das sei 
noch erwähnt, dass Violle') wiederholt bemerkt, nach seiner Meinung wachse 
die Intensität einer Spectrallinie nicht unbegrenzt mit der Temperatur, son- 
dern nähere sich einem Maximum. 

67. Paschen 2) beginnt seine Arbeiten 1892 mit der ausgesprochenen 
Absicht, das Strahlungsgesetz oder die Function J des Kirch hoff sehen Satzes 
zu ermitteln. Da man damals die Darstellung eines schwarzen Körpers noch 
nicht kannte, so schien der einzig mögliche Weg der zu sein, dass man eine 
Reihe von Körpern untersucht, die sich mehr oder weniger dem schwarzen 
nähern, dass man gemeinsame Gesetzmässigkeiten aufsuchte und nachsah, ob 
man etwa so die Gesetze und Constanten des schwarzen Körpers würde er- 
halten können. Dabei traten unerwartete Schwierigkeiten auf: 1) Die Gitter 
erwiesen sich unbrauchbar für Intensitätsmessungen, sie sind nur für Messung 
von Wellenlängen zuverlässig. 2) Für Flussspathprismen zeigten sich die vor- 
liegenden Bestimmungen der Brechungsexponenten zu ungenau, sie mussten 
neu ermittelt werden. 3) In den Spectren fester Körper traten Absorptions- 
streifen auf, die sich dann als Folge der in der Zimmerluft vorhandenen CO, 
und HgO ergaben; so wurde Paschen dazu geführt, Emission und Absorption 
dieser Gase zu untersuchen. 

Dann kehrt er zu seinem eigentlichen Thema zurück, und berichtet •^) in 
den Jahren 1895 bis 1897 über die Resultate, welche zu einer Lösung der 
Aufgabe geführt haben. Es hat sich ergeben, dass für alle festen Körper das 
Strahlungsgesetz der Form nach dasselbe ist, wie für den schwarzen Körper, 
dass nur die Constanten andere Werthe haben. Wenn nun auch vielleicht 
noch eingehendere Untersuchungen zeigen sollten, dass das nicht ganz streng 
richtig ist, dass Ausnahmen vorhanden sein sollten oder dergleichen, so ist 
damit doch das ausserordentliche Verdienst von Paschen in keiner Weise 
verringert, zum ersten Mal einen zuverlässigen Einblick in die Emission fester 
Körper geliefert zu haben. 

Paschen benutzt zur Emission vor allem sein schon mehrfach erwähntes 
doppelt zusammengefaltetes Platinblech, welches durch Accumulatorenstrom 
erhitzt und eventuell mit anderen Substanzen überzogen wird. In die Falte 
des Blechs ist ein Ghateliersches durch Schmelzpunkte einiger Metalle ge- 
aichtes Thermoelement geschoben, welches die Temperatur der Quelle mit ge- 
nügender Genauigkeit ergiebt. Der Spectralapparat hat die von Paschen 

1) J. Vi olle, Sur le rayonnement des corps incandescents. J. d. Phys. (3) 1. p. 298 — 
301 (1S92). Siehe auch C. R. U4. p. 734—736 (1892); C. R. U5. p. 1273—1275 (1892). 

2) Siehe hierzu Bd. I, § 597, 651, 652. 

3) F. Paschen, Ueber Gesetzmässigkeiten in den Spectren fester Körper und über eine 
neue Bestimmung der Sonnentemperatur. Göttinger Nachr. 1895. Siehe auch Astrophys. J. 2. 
p. 202 — 211 (1895). — Ueber Gesetzmässigkeiten in den Spectren fester Körper. Wiedem. Ann. 
58. p. 455—492 (1896), ibid. 60. p. 662—723 (1S97). 



Strahlung fester Körper. 97 

eingeführte FormO mit zwei Hohlspiegeln statt der Linsen, und mit einem 
Fluoritprisma. Die Empfindlichkeit des Bolometers wird immer durch Neben- 
schluss geprüft. 2) Die directen Ablesungen für die Energie werden noch er- 
heblich corrigirt und zwar: 1. werden sie auf das normale Spectrum umge- 
rechnet. 3) 2. Es wird der Verlust, den verschiedene Wellenlängen durch Re- 
flexion an den beiden Silberspiegeln erleiden, berücksichtigt. *) 3. Es wird der 
Verlust durch Reflexion an den Prismenfläclien berechnet, der für verschiedene 
Wellenlängen verschieden ist, da automatisch das Minimum der Ablenkung 
erhalten wird, der Einfallswinkel sich also ändert. 4. Vor dem Spalt befindet 
sich eine Klappe, durch deren Aufziehen die Strahlung zugelassen wird. Der 
Nullpunkt des Bolometers ist also dadurch bedingt, dass es von dem Spectrum 
dieser Klappe von Zimmertemperatur bestrahlt wird. Um die ganze vom 
Körper aasgestrahlte Energie zu erhalten, müsste die Klappe sich auf dem 
absoluten Nullpunkt befinden, oder anders ausgedrückt : wir müssen zum Aus- 
schlag für die Strahlung des Körpers gegen den der Klappe noch hinzuaddiren 
den Ausschlag der Klappe gegen den eines Körpers vom absoluten Nullpunkt 
(vergl. § 48). Wie diese Correctionsgrösse sich berechnen lässt, zeigt Paschen. 
Es werden zwei Reihen von Beobachtungen ausgeführt, nämlich entweder 
werden die ('urven ermittelt, welche bei bestimmter Temperatur die Energie 
als Function der Wellenlänge darstellen, diese nennt Paschen Energie- 
curven; oder es werden die Curven gemessen, welche für bestimmte Wellen- 
länge die Energie als Function der Temperatur ergeben, — diese nennt er 
mit Nichols isochromatische Curven. 

70. Die Verwerthung der Beobachtungsergebnisse findet in folgender 
Weise statt: wir wollen eine Energiecurve voraussetzen, d. h. bei einer be- 
stimmten Temperatur seien die zu verschiedenen Wellenlängen X gehörigen 
Energieea J gemessen worden. Paschen trägt die Werthe log J und log l 
als Coordinaten ein; dann zeigt sich, dass die Energiecurven für alle Tempe- 
raturen congruent sind, d. h. schiebt man sie so , dass die Maxima zusammen- 
fallen, so fallen die ganzen Curven zusammen. Das gewährt nun einen sehr 
grossen Gewinn: die einzelnen Curven sind entstellt durch die Absorptions- 
streifen der Kohlensäure und des Wasserdampfes; diese Fehlstellen kann man 
nun ohne Weiteres verbessern ; denn nimmt man z. B. zwei Curven für 400<> 
und für 1100^, so liegen in ihnen die Maxima an ganz verschiedenen Stellen 
in Bezug auf die Wellenlänge oder die Absorptionsstreifen. Schiebt man da- 
her die Cui-ven auf einander, so fällt das unregelmässige Stück der einen Curve 
mit einem regelmässigen der andern zusammen, man kann also beide Curven 
durch einander corrigiren. Es ist auf diesem Wege auch möglich, wenn man 
nur ein kleines Stück einer Curve kennt, die ganze Curve zu erhalten. 

1) Siehe Band I, § 596. 

2) Siebe Band I, § 593. 

3) Siebe Band I, § 655. 

4) Nach Rubens, Wiedem. Ann. 87. p. 249-26S (1889). Siehe Band I, § 409. 
Kayser, Speotroacopie. II. * 



98 



Kapitel n. 



Man denke sich nun alle logarithmischen Energiecuryen übereinander 
gelegt, so dass die Maxima zusammenfallen. Die Üoordinaten der resoltirenden 

Curve sind dabei log -y und log -r— , wenn man die Intensität des Maximums 

einer solcher logarithmischen Energiecurve Jm, die zugehörige Wellenlänge JU 
nennt. Sucht man aus der Curve zwei Wellenlängen X^ und ^, für welche 
die Ordinaten gleich sind, also logJm — logJ den gleichen Werth hat, so 
findet sich, dass in der Nähe des Maximums die Curve einen ziemlich sym- 
metrischen Verlauf hat, und dass die Curve dargestellt werden kann durch 
die Gleichung 



(1) logj-=a|loge ^loge — log-^l 



oder 



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a 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 
* 
• 
m 












• 

• 
• 
• 
• 

• 
• 
• 
• 
• 
■ 


• 

• 
• 
■ 
• 






< 

• 




• { 
o I 

• / 
• / 

• / 
• f 
• 1 
1 


















• 

• 

• 
• 

• 

• 
• 


• 
• 
• 




X 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
( 


/ 

























Fig. 13. 

Hier bedeutet a eine Constante, die nur von der Natur des Körpers ab- 
hängt; aus 47 Curven für Eisenoxyd, welche Temperaturen zwischen iil^G. 
und 1124<^C. entsprechen, ergeben sich z.B. Werthe, die sehr nahe denMittel- 

werth 5.560 ergeben. 

j 
Diese Thatsache lässt sich so aussprechen, dass -j~ ^^ ^^ Tempera- 

turen die gleiche Function von ^— sei, ein Gesetz, welches inzwischen Wien 



^m 



theoretisch gefunden hatte, wie wir noch besprechen werden. 

Bevor wir weitere Gesetzmässigkeiten aufsuchen, wollen wir eine Ver- 
gleichung der gefundenen Resultate mit den Formeln von Kövesligethy, 
Michelson und Weber anstellen. In Fig. 13 ist die aus den Energiecurven 



Strahlung fester Körper. 



99 



gefdndene Carve durch kleine Kreise bezeichnet, die aus den Beobachtungen 
der isochromatischen Curven sich ergebenden Punkte durch Kreuze. Ferner 
ist Kövesligethys Formel durchstriche und Punkte, Michelsons Formel 
durch Punkte, endlich Webers Gleichung durch eine ausgezogene Linie 
dargestellt. Man sieht, dass keine von den Curven den Beobachtungen ent- 
spricht, dass Webers Gleichung noch am besten passt, die von Köves- 
ligethy am schlechtesten. Man wird danach alle drei* Ausdrücke ohne Wei- 
teres fallen lassen. 

Um weitere Gesetzmässigkeiten zu finden, berechnet P a s ch e n die Wellen- 
längen der Maxima aller seiner Energiecurven für Eisenoxyd. Die Auffindung 
dieser Wellenlängen aus der Energiecurve direct ist natürlich wenig genau. 
Sie lässt sich aber sehr genau machen auf folgende Welse: In der Nähe des 
Maximums gilt angenähert die Beziehung i): AiA^ = Am, wo i,^ und X^ zwei zu 
beiden Seiten des Maximums liegende Wellenlängen mit gleicher Intensität 
bedeuten. 

Viel genauer aber wird die Rechnung, wenn man 2) von Gleichung (1) 

ausgeht Setzt man hier einmal A^, dann k^ ein, eliminirt j-, so erhält man 

(log A, — log A,) X, i^ 

^^ = ß^ _ X,) log e ' 
welche Formel gilt, wie weit auch /l, und X^ vom Maximum entfernt liegen 
mögen. 

Man kann so die Lage des Maximums sehr genau erhalten, auch wenn 
an seinen Ort grade ein Absorptionsstreif lällt. 

In der folgenden Tabelle ^) sind die absoluten Temperaturen, die Am und 
das Product TxX^, zusammengestellt: 



Temp. 


390 


417.5 


438 


467 


468 


498 


500 


501 


535 

4.771 

2553 


568 


Am 


6.501 


6.077 


5.784 


5.380 


5.443 
2547 

654 


5.147 


5.097 


5.106 


4.499 


AmXT 


2586 


2537 


2534 


2513 


2564 


2549 


2558 


2555 


Temp. 


572 


574 


583 


602 


661 
3.856 


663 
3.910 


666 
3.945 


674 


688 


Xm 


4.439 
2540 


4.405 


4.344 
2533 


4.198 
2527 


3.916 


3.802 


3.751 


AmXT 


2529 


2561 
757 


2550 

801 
3.188 


2593 
801 


2627 

875 
2.967 


2563 
902 


2582 
966 


Temp. 


689 


710 


714 


754 


Xm 


3.715 


3.604 


3.621 


3.463 


3.481 


3.223 
2582 


2.887 


2.701 


Am X T 


2560 


2560 


2583 


2612 


2635 


2554 


2596 


2604 


2610 



1) F. Paschen, Göttinger Nachr. 1895, Heft 3, p. 6. 

2) F. Paschen, Wiedem. Ann. 60. p. 665 (1897). 

3) Wenn ich diese Tabelle hier abdrucke, so geschieht es hauptsächlich, um zn zeigen, 
welches gewaltige Beobachtungsmaterial Paschen beschafft hat, um seine Schlüsse zu ziehen; 
sie erhalten dadurch ein ganz anderes Gewicht, als wenn sie aus zwei oder drei Curven ab- 
geleitet wären. Hier haben wir für Eisenoxyd allein 47 Beobachtungsreihen der ersten Art, 
dazu kommen noch die Beobachtungsreihen der isochromatischen Curven. 






100 



Kapitel II. 



Temp. 


971 


976 
2.674 


988 
2.652 


1016 


1097 
2.413 


1114 


1151 


1161 


1210 


1246 


Xm 


2.683 


2.605 


2.413 


2.302 


2.299 


2.200 


2.154 


AmXT 


2604 


2610 


2620 


2648 


2647 


2688 


2650 


2670 


2661 


2684 


Temp. 


1248 


1255 


1274 


1282 


1326 


1357 


1397 








;.m 


2.173 


2.180 


2.129 


2.110 


2.103 
2789 


2.039 


2.005 


AmXT 


2710 


2735 


2711 


2705 


2723 


2800 


i 



Es zeigt sich aus diesen Zahlen, dass angenähert das Product A^T con- 
stant ist, wenn auch nicht ganz. Genauer passt 

(2) A,n . T/^ — c, wo c = 1866.5, ß = 0.95, 



oder 



;A,nT = 2506 + 



928 

Am 



In gleicher Weise findet Paschen, dass log Jm eine lineare Function 
von logT sei, also 

(3) J^ = c'T«.i 

Für Eisenoxyd berechnen sich die Constanten: 

c' = 3.519 X lO-iö, a = 5.658. 

Der Exponent der Temperatur hat also sehr nahe denselben Werth, den 
wir schon in der Gleichung (1) fanden, und dort mit a bezeichneten. Es ist 
daher auch hier dieser Buchstabe gewählt. " 

Die Gleichungen (1), (2) und (3) enthalten alle Gesetzmässigkeiten für 
die Energiecurven. Setzt man Am und Jm aus (2) und (3) in (1) ein, so er- 
hält man 

(4) 
oder 



X — 



= c'T«j 



a 



XTß 



Tß 



(XX) 



J = Ci 



T\ ^ä 



wo (5) Ci = c'c«e«j Cj = öc ist. 

Wenn man aber ß^\ setzt, was ja bei Eisenoxyd bis auf 57o richtig 
ist und bei schwarzen Körpern wahrscheinlich noch genauer erfüllt sein wird, 
so erhält man die erheblich einfachere Formel 

(XXI) *'•' 



1 — « 



j = c, ;i "e AT, 
welche kurz darauf Wien theoretisch ableitete. i) 



1) Gegen das zweite Gesetz hat Very Bedenken erhoben, da es mit den Versnchenvon 
Langley im Widerspruch stehe. Später hat er aber seinen Jrrtham anerkannt. Siehe: 
F. W. Very, Note on Paschens laws of radiation. Astrophys. J. 2. p. 816—818 (1895). Pnrther 
considerations in regard to laws of radiation. Astrophys. J. 4. p. 88 — 49 (1896). Note on the 
Position of the maximom in the spectral energy-curve of a black body. Astrophys. J. 10* 
p. 208— 210 (1899). — F. Paschen, On Mr. F. W. Very's remarks concerning my note on 
laws of radiation. Astrophys. J. 8. p. 150—154 (1896). 



wo 



Strahlung fester Körper. 101 

71. Auch die isochromatischen Curven untersucht nun Paschen; ich 
will darüber aber kürzer fortgehen. Trägt man wieder log J;^ als Function 
von logT auf, so zeigt sich, dass die Curven congruent sind, d.h. dass für 

J;t T 

alle isochromatischen Curven ^p-^— dieselbe Function von -^- ist. Schiebt man 

alle Curven übereinander, so erhält man einen genaueren Mittelwerth, und ist 
dadm'ch wieder in der Lage, eine Curve zu construiren, wenn man von ihr 
anch nur einen Punkt kennt. Man hat dann auch sofort die Temperatur, deren 
Energiecurve bei dieser Wellenlänge ihr Maximum hat, und die Intensität, 
welche zu dieser Temperatur gehört. „Es erscheint möglich, so Temperaturen 
zu bestimmen, deren Energiecurven für sichtbare Wellenlängen ihr Maximum 
besitzen, also ohne eine weitere Extrapolation als die Extrapolation der Con- 
gruenz der isochromatischen Curven, Temperaturen zu erreichen, welche die 
Grössenordnung der Sonnentemperatur besitzen, wobei beraerkenswerth ist 
dass man diese Temperatur gar nicht herzustellen braucht.** 
Als Gesetz für die isochromatischen Curven ergiebt sich 

(6) logJ-^a{l-ß)\ogT = y,-y, ^^, 

/^N y» = log c' f -7- ) uiid /j = — log e bedeutet. 

Nimmt man auch hier ß-^ X, so erhält man: 

(8) logj^;/, — y, ^ , 

WO wir schreiben können: 

^ ^ -^ erlöge 

(9) y, — log C, — Of log A, y^— ;|^^ * 

logJ als Function von ,p- ist also eine grade Linie. 

Die gefundenen Gesetzmässigkeiten gestatten nun auch mit genügender 
Genauigkeit das Spectrum des Schiebers vor dem Bolometer zu berechnen, 
die ihm entsprechenden Ausschläge zu den beobachteten hinzu zu addiren, und 
so die Strahlung der Körper gegen eine Umgebung vom absoluten Nullpunkt 
zu ermitteln. Diese Correctur ist bei den oben angeführten Zahlen bereits 
angebracht. 

Die Gesammtstrahlung ergiebt sich^ 

(XXIA) /jdA-JmAm/l^f e" ^ [ d-£- = c"T«~^ 

Aus diesem Gesetz sind die Potenzen a — 1 genommen worden, als früher 
(§56) die Stefan sehe Gleichung durch die Paschen sehen Beobachtungen 
geprüft wurde. Nach Stefan soll also für den schwarzen Körper a — 1 — 4, 
demnach o «» 5 sein. 



1) Siehe Wiedem. Ann. 58. p. 478, und 60. p. 666. 



102 



Kapitel II. 



72. Paschen untersucht nun in derselben Weise, wie wir es für das 
Eisenoxjd einigermaassen ausführlich verfolgt haben, die Emission yon Eupfer- 
oxyd, Russ, blankem Platin und von 4 Kohlestäben, die theils in Glasröhren 
eingeschlossen, theils in freier Luft (Kohle IV c genannt) strahlten. 

Ich will im Folgenden einige von den erhaltenen Zahlen wiedergeben, 
soweit sie mir allgemeines dauerndes Interesse zu haben scheinen. Zunächst 
eine Tabelle über die Gesammtstrahlung der Körper bei verschiedenen Tem- 
peraturen : 



T abs. 



288 



373 473 i 573 673 



' 773 



973 I 1173 1373 



1573 



Pt . . . 
Eisenoxyd 
BnsB . . 
Cn-oxyd . 
Kohle IV c 

n . 

IVa 
IV b 

m. 



1) 



n 



»» 



jj 



0.0133 

0.333 

0.367 

0.379 

0.371 

0.383 

0.476 

0.513 

0.584 



1.11 
1.18 
1.23 



3.37 
3.47 
3.62 
3.41 



1 0.603 


1.47 


1 8.31 


17.67 


8.29 


17.2 


8.71 


18.1 


8.06 


16.6 


8.84 


18.6 


9.79 


19.9 


10.2 


20 5 


ll.l 


22.3 



3.19 
34.0 
32.7 
34.1 

35.0 
36.6 
37.3 
40.5 



11.4 
101 
90.9 
97.5 

100 
101 
102 
109 



32.2 
241 

228 

234 
228 
228 
240 



77.6 
526 

467 

483 
455 
450 
474 



166 



Die Tabelle zeigt, dass blankes Platin sich ganz abweichend von den 
anderen Körpern verhält, welche nur relativ geringe Differenzen aufweisen. 
Platin strahlt sehr viel weniger, während Eisenoxyd, namentlich bei höheren 
Temperaturen, der beste Strahler zu sein scheint. Mit gesteigerter Tempe- 
ratur werden aber die Unterschiede immer kleiner. Bei 288^ ist das Verhilt- 
niss von Eisenoxyd zu Platin 25, bei 773» 11, bei 1373<> nur noch 7. Das 
rührt, wie wir gleich sehen werden, davon her, dass die Potenz a der Tem- 
peratur, nach welcher die Strahlung wächst, für Platin, und wahrscheinlich 
für alle schlechten Strahler, grösser ist, als für die guten Strahler. Für den 
schwarzen Körper muss darnach a den kleinsten Werth haben. 

Die folgende Tabelle enthält alle Constanten der Körper: 





c 




2 


3 


1 


c. 


— — ^-^^^— — 




1 


c, 


Platin . . . 


2336 


5.536 


6.423 


6.423 


2.300x10-19 


15000 


614700 


Eisenoxyd . . 


2609 


5.560 


5.658 


5.609 


3.519 X10--6 


14630 


1946000 


Kuss .... 


2623 


5.627 


5.528 


5.528 


7.860 X 10-16 


14500 


1566000 


Kupferoxyd 


2562 


5.618 


5.560 


5.560 


6.918 Xl0->6 


14245 


1611000 


Kohle IV c . . 


2505 


5.576 


5.472 


5.524 


i 1.132x10-15 


13830 


1687000 


„ n . . 


2528 


5.078 


5.574 


5.326 


1 6.057x10-10 


13470 


— 


„ IVa. . 


2575 


4.995 


5.400 


5.198 


1.955 X 10-16 


13380 


— 


„ IVb. . 


2645 


5.026 


5.338 


5.182 


2.933 X 10-i6 


13710 




„ m . . 


2578 


5.250 


5.285 


5.267 


4.601 X 10-15 


14110 


1009000 


Mittel f. Kohle 
ü, in, rVa u. b 


2606 


5,087 


5.399 


5.243 




13670 





Es sind hier bei jedem Stoff 3 Werthe von a angegeben: 1 ist aus der 
Energiecurve berechnet, 2 aus der maximalen Intensität, 3 ist der fttr die 
Endformel (XXI A) angenommene Werth. 



Strahlung fester Körper. 



103 



Man sieht aus den Zahlen, dass c für die Oxyde und Kohlen nahezu 
denselben Werth hat, nur Platin weicht erheblich ab. Nach der Energiecurve 
berechnet hat a für alle Körper nahe denselben Werth 5.58, nur die in Glas- 
hüllen strahlenden Kohlen II, HI, IV a und IV b haben kleinere Werthe, im 
Mittel 5.09. Endlich zeigt sich , dass c, für alle Körper nahezu gleich ist. 
Nimmt man an, dass die Oxyde und Kohlen nicht mehr sehr weit vom schwarzen 
Körper entfernt sind, und dass das Gesetz dasselbe bleibt, so würde für den 
schwarzen Körper a höchstens 5.24, vielleicht höchstens 5.09 sein, c mindestens 
2600 und c^ etwa 14000. 

Endlich sei noch eine Tabelle gegeben, welche die Lage des Energie- 
maximums und seine Grösse bei 15^0. für die verschiedenen Körper nach der 
Gleichung ergiebt: 



Platin . . 
Eisenoxyd 
Ross . . 
Kohle IVc 
Enpferoxyd 
Kohle n . 

m 

IVa 
IVb 



»» 



»? 



V 



0.001441 

0.02891 

0.03093 

0.03248 

0.03266 

0.03098 

0.0458 

0.03734 

0.03938 



Am 

7.002 
8.750 
9.108 
8.698 
8.896 
8.778 
9.298 
8.942 
9.184 



Auch hier weicht allein Platin wesentlich ab. Mit den Mittelwerthen 
aus den übrigen Zahlen wurde die Correction wegen der Temperatur der Klappe 
ausgeführt. Uebrigens ist auch für Platin die Beziehung AniT==c schlechter 
erfüllt; besser passt ;iniT^«=c, wo /? = 0.864 wird. 

78. Während Paschen diese Untersuchungen ausführte und veröffent- 
lichte, die ungefähr alles enthalten, was wir heute über die Emission fester 
nicht schwarzer Körper wissen, waren auch von anderen Seiten Fortschritte 
gemacht, theils theoretische, theils experimentelle. An erster Stelle sind hier 
die Arbeiten von W. Wien zu nennen. 

Wien!) benutzt in seiner ersten Abhandlung den Ideengang, welchen 
Boltzmann zum Beweise des Stefan sehen Gesetzes verwandte, gewinnt 
aber neue sehr wichtige Resultate, indem er die einzelnen Wellenlängen be- 
trachtet Er macht folgende Voraussetzungen: das Licht übt nach der electro- 
magnetischen Theorie einen Druck aus, der gleich der in der Volumeinheit 
enthaltenen Energie ist; man kann sich vollkommen schwarze, vollkommen 
regelmässig und vollkommen diffus reflectirende Flächen denken; es gilt der 
zweite Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie und das Doppl ersehe 
Princip. 



1) W. Wien, Eine neue Beziehung der Strahlung schwarzer Körper zum zweiten Haupt- 
aatz der Wärmetheorie. Berl. Ber. 1893 p. 55—62. Siehe auch: Temperatur und Entropie der 
Strahlung. Wiedem. Ann. 62. p. 132—165 (1S94). Les lois theoriques du rayonnement. Rap- 
ports Congr^ interna t. de Physique 1900, Paris bei Gauthier- Villars. Vol. 2, p. 23—40. 







3 




r> 


\ 




L 


2 


( 


•n 


._X._^ 


4 


■33 




l 


-— - 


■ f— ^ 






^ 






Fig. 14. 



104 Kapitel U. 

Wir denken uns einen Cylinder vom Querschnitt 1, dessen Wände voll- 
kommen diffus reflectiren, während die Böden A und D (Fig. 14) schwarze 
Körper sind. Sie sollen die absoluten Temperaturen T, und Tj haben, wo 
j^ Ta > T, , und ihr Wärme vorrath sei als unendlich gross 

zu betrachten. 

Im Cylinder bewegen sich zwei Stempel B und 
C, in welchen sich Klappen befinden; auch sie bestehen 
aus vollkommen diffus reflectirendem Material. An- 
fangs sei die Klappe in B geöffnet, die in C geschlossen; 
dann besitzt die Strahlungsenergie in 3 grössere Dichte 
als in 1 und 2, da T^ > T, ist. Nun schliessen wir B 
und bewegen es nach V hin mit einer Geschwindig- 
keit V, die unendlich klein gegen die Lichtgeschwindig- 
keit c ist. Dann wächst die Dichte der Energie in 2 
durch Volumverkleinerung und durch die gegen den 
Druck geleistete Arbeit. Wir bewegen so weit, bis die Dichte in 2 gleich der 
in 3 geworden ist. Dann lässt sich zeigen, dass die Energievertheilung in den 
Spectren beider Räume identisch ist; wäre nämlich für irgend eine Wellen- 
länge die Energie ungleich, so könnte man unbegrenzt Arbeit aus nichts 
schaffen. Kennen wir daher die Energievertheilung in der von A ausgehen- 
den Strahlung, und die Veränderung, welche sie in Folge der Bewegung von 
B erfährt, so kennen wir auch die Energievertheilung der Strahlung von D. 
Wir berechnen diese Veränderung. 

Wenn der Stempel B sich mit der Geschwindigkeit v nach C bewegt, 
wird nach dem Doppl ersehen Princip jede Wellenlänge verkürzt, so dass 
sie nach einmaliger senkrechter Reflexion sich aus l verwandelt in 

c 

l 

Wir können uns, wie Boltzmann, denken, — aller Strahlen treffe senkrecht 

auf die eine Wand. Sei (f (/,) die ursprünglich in 2 vorhandene Dichte der 
Energie, also qpdA die Energie der Wellenlänge zwischen A und k-j-ik, wäh- 
rend die Energievertheilung nach einmaliger Reflexion am bewegten Stempel 
fi(Ä) heisse. Bei dieser Reflexion sind die Wellenlängen um einen Betrag h 

verkürzt worden. Denken wir uns die (f als Ordinaten, die k als Abscissen 

2 

aufgetragen, so erhalten wir die Curve f, (A), wenn wir für jedes A — der alten 

2 

Ordinate stehen lassen, entsprechend den unverändert gebliebenen - der Energie, 

das dritte Drittel aber ersetzen durch — der Ordinate r/ , die zu / -h h ge- 
hört, weil ein Drittel der Energie seine Wellenlängen um h verkürzt hat. 
Also ist f,(,) = |.,^(,) + |,,(, + h) = ,,(A + .J)^ 



Strahlang fester Körper. 105 

wenn wir r/) (i + h) = qp (A) — h qp' (A) setzen , was erlaubt ist , wenn h klein 
gegen L 

Wenn nun die Strahlen n Mal am Stempel reflectirt werden, erhält man 

{üß) = (fU + -^] =»fW, wenn auch nh klein gegen L Die Aenderung der 

Energievertheüung ist also so, als ob - der Strahlen ihre Wellenlängen um 

nh verkürzt hätten, n ist die Zahl, welche angiebt, wie oft die im Raum 2 
normal zum bewegten Stempel verlaufenden Strahlen von ihm zurückgeworfen 
werden, während er eine bestimmte Strecke durchläuft. Ist a — x die Ent- 
fernung von B von C, so ist, während B um dx vorgeht, 

dx c 

Q 2 f a x) 

wenn n gross gegen 1 ist, also - gross gegen - -^ , aber doch dx klein 

gegen 2 (a — x). Nach n-maliger Reflexion ist nun 

dx c dx 1 

— 2v \2"(ä^ ^i = 



,._(i=ii)«,_(^ 



^_2v\c 

c 



2(a-x) v^ 



Dies wird für lim c = od 

dx 



Setzen wir nun >ln = >l + nh, wo nh unendlich klein von der Ordnung dx ist, 
so lässt sich schreiben 

also , , dx , 

dA = — —. -L 

3(a — X) 

Jeder Werth von X wird um diesen Betrag kleiner, wenn x um dx 

wächst Die Integration ergiebt 

8 . 

/a — X „ 



X =1/ a — X 



a 
wo i^ der Werth für x = ist. 

Sei ferner E die Energie im Raum 2, wenn B bei x steht, so ist die 

Dichte der Energie 

E 

^ a — X 
Wächst X und dx, so nimmt die Dichte durch Volumverminderung und ge- 
leistete Arbeit zu um 

dE 1 El, fdE . 1 dx 



3-^dx = 
dx 



i . E 1 , fdE , 1 

dx ^- x + ^-^xrJ *^ = i dx + ^/a - X- 



Da der Druck auf den Stempel -^ xf) ist, so ist die geleistete Arbeit 



106 Kapitel II. 

dE, 1 , 

dx 3 ^ 

und daher , , 4 ?/; , 

di//= ^ ^ — dx 

^ 3 a — X 

3 



.-|/(.-^)V., 



WO 1/^0 den Werth für x«»0 bedeutet. Verbinden wir dies mit der früheren 
Gleichung, so folgt 

Nach dem im Anfang Besprochenen ist nun diese Vertheilung xp der 
Energie, welche durch Verschiebung von B entstanden ist, dieselbe, wie die 
durch den Körper D von der höheren Temperatur T^ hervorgebrachte. Ent- 
spricht der Vertheilung ip^ die Temperatur T^, so ist nach Stefan und 
Boltzmann 

also folgt TA = Toio, 

d. h. im normalen Emissionsspectrum eines schwarzen Körpers verschiebt sich 
mit veränderter Temperatur jede Wellenlänge so, dass das Product aus Tem- 
peratur und Wellenlänge constant bleibt. 

Man kann mit Hülfe dieses „Verschiebungsgesetzes" die Energie- 
vertheilung für jede Temperatur finden, wenn sie für eine Temperatur gegeben 
ist Denken wir uns wieder die Curve aus q){l) und i. construirt, so ist die 
Fläche zwischen ihr und der Abscissenaxe gleich der Gesammtenergie ip. Man 
hat, um zur Curve einer anderen Temperatur zu gelangen, jedes A so zu ver- 
ändern, dass AT constant bleibt. Schneidet man an der Stelle i^ ein Stück 
von der Breite iX^, dem Inhalt (p^il^ heraus, so verschiebt sich dies nach /, 

T 

aus der Breite iX^ wird dA= m-d^o? i^^^d da das Energiequantum qPodXo 

dA T 

constant bleiben muss: (fil^^q)^^^ oder 95 = 9'o-t/ "^^^o ~t~' 

Ausser dieser Verschiebung bringt die Temperaturänderung nach dem 
Stef ansehen Gesetz eine Aenderung von q) im Verhältniss 7^^ hervor, so 
dass die neue Ordinate wird 

fp = <ro m5 • 

•■• 

74. Zur Prüfung dieser Resultate Wiens durch das Experiment hat 
Paschen sie folgendermaassen formulirt: 

1) AmT = Const, denn die Wellenlänge des Maximums wird wie alle an- 
dern verschoben. 



1) M. Thiesen (Verh. deutsche Phys. Ges. 2. p. 65 -70 (1900)) hält die Zerlegung der 
Strahlung in drei Richtungen nicht für einwandsfrei und giebt dafür eine andere Ableitung 



Strahlnng fester Körper. 107 

2) J;i„T = T*, denn die Intensitäten derjenigen Wellenlängen der Energie- 
carven, welche sich bei der Verschiebung entsprechen, also auch die der Maxima, 
verhalten sich wie die fünften Potenzen der zu den Energiecurven gehörigen 
Temperaturen. 

3) J;tT k 

-j ist für alle Temperaturen die gleiche Function von y— . Dies 

ist nur ein anderer Ausdruck dafür, dass eine Energiecurve durch Verschiebung 
aller Wellenlängen in eine andere übergeht, ihre Form aber unverändert bei- 
behält, und es sagt gleichzeitig aus, dass die unter 1) und 2) für die Maxima 
aufgestellten Gesetze nach Wien für alle Wellenlängen gelten, welche durch 
Verschiebung in einander übergehen. 

Thiesen hat am angeführten Ort die Wien sehen Gesetze in der Formel 
zQsammengefasst : 

4) J = TXAT). 

Sie ergiebt sich in folgender Weise: Nach Wien sind diejenigen Punkte zweier 
Energiecurven als einander entsprechend aufzufassen, für welche das Product 
AT denselben Werth hat. Für solche entsprechende Punkte hat nach Wien 

auch»^ denselben Werth; letzterer variirt demgemäss zugleich mit dem Werth 

von iT, d. h. ^^ ist eine Function von AT. 

Diese Form 4) ist identisch mit den drei von Paschen abgeleiteten 
Beziehungen. Denn für eine Energiecurve (T =« Const, J Function von k) muss 
erfahrungsmässig ip (AT) für sehr grosse und sehr kleine Werthe von A, also 
auch von AT, verschwinden und dazwischen mindestens ein Maximum haben. 
Der für dieses gültige Werth von AT ist das für alle Curven gleiche constante 
Product AaT der Beziehung 1). Da j// ( A m T) dann ebenfalls eine Constante ist, 
folgt 2), und aus 1), 2) und 4) ergiebt sich die Beziehung 3). 

Multiplicirt man beide Seiten von 4) mit A*, so ergiebt sich 

5) JA» = 7)(AT). 
Diese Beziehung hat Larraor») abgeleitet. 

Aus 4) folgt, dass alle Energiecurven iT = Const) congruent sein müssen, 
wenn log J als Function von AT aufgetragen wird. Aus 5) folgt, dass alle 
isochromatischen Curven (A = Const) congruent sein müssen, wenn log J als 
Function von AT aufgetragen wird. Diese Beziehungen sind für die Ver- 
werthung der experimentellen Ergebnisse sehr wichtig. 

Wie wir in den vorigen §§ gesehen, hat Paschen das erste und dritte 
dieser Gesetze auch für nicht schwarze Körper bestätigt gefunden und die Function 
ermittelt; im zweiten Gesetz aber zeigte sich eine Abweichung, indem statt der 5ten 
Potenz eine etwas höhere, aber um so mehr der fünften gleiche sich fand, je 
mehr der Körper die Eigenschaften eines schwarzen Körpers annahm. 

1) J. Larmor, Nat. 62. p. 562 (1900) und: Oü the relations of radiation to temperature. 
Nat. 68. p. 216-21S (1900). 



L 



108 Kapitel 11. 

75. In weiteren theoretischen Arbeiten kommt Wien zu dem Resultat^), 
dass sehr lange Wellen, wie sie von endlichen Körpersystemen erzeugt wer- 
den, also z.B. Hertzsche Wellen nicht von erhitzten Körpern ausgestrahlt 
werden können; es würde sonst wieder der zweite Hauptsatz verletzt. Femer 
werden Betrachtungen über die Temperatur und Entropie der Strahlen an- 
gestellt, über die ich hier fortgehen muss. 

Nur eine wichtige Bemerkung sei erwähnt: im geschlossenen Hohlraum 
haben wir einerseits die Strahlung des schwarzen Körpers, andererseits Tempe- 
raturgleichgewicht. Die Strahlung des schwarzen Körpers, oder die schwarze 
Strahlung, wie Thiesen sie kürzer bezeichnet, entspricht also dem Fall 
des Temperaturgleichgewichtes. 

Dann aber sucht Wien*^) auch zu einer vollständigen Strahlungsformel 
zu kommen, indem er nach dem Vorgange von Michelson das Maxwellsche 
Gesetz hinzunimmt. Da dies nur für Gase gilt, es sich aber bei uns um die 
Strahlung eines schwarzen Körpers handelt, so denkt sich Wien die Strahlung 
im Hohlraum hervorgebracht durch ein Gasgemisch, welches durch eine voll- 
kommene diathermane Platte vom Hohlraum abgetrennt ist. Er meint, man 
könne das Gasgemisch so wählen, dass es ein continuirliches Spectrum giebt; 
dann würden wir im Hohlraum die Strahlung des schwarzen Körpers haben. 
Ferner nimmt er an: 

1. Jedes Gasmolekel sendet nur eine Wellenlänge aus, die nur von der 
Geschwindigkeit des bewegten Moleküls abhängt und deren Intensität eine 
Function dieser Geschwindigkeit ist. 

2. Die Intensität cp ^ der Strahlung von der Wellenlänge zwischen i und 
A-HdA ist proportional der Zahl der Moleküle mit dieser Schwingungsdauer. 

Auf Grund dieser Annahmen kommt er zur Gleichung 

C ~A 
(XXII) j=r/);td>t = ^e AT» 

also zur Gleichung von Paschen, nur dass die Potenz a von Paschen sich 
hier zu 5 ergiebt. 

Gegen diese Abweichung haben Lummer und Pringsheim^) zuerst 
den Einwand gemacht, dass die Strahlung in die eines schwarzen Körpers ver- 
wandelt werde, wenn auch nur ein einziges Molekel sich im Hohlraum befinde; 
dessen Strahlung hängt eben gar nicht von seiner Beschaffenheit, sondern aus- 
schliesslich von seiner Temperatur ab. Die Heranziehung des M a x w e 1 1 sehen 
Vertheilungsgesetzes, welches zahlreiche Molekeln voraussetzte, sei somit ver- 

1) W. Wien, Die obere Grenze der Wellenlängen, welche in der Wärmestrahlung fester 
Körper yorkommen können; Folgerungen aus dem zweiten Hauptsatz der Wärmetheorie. 
Wiedem. Ann. 46. p. 633—641 (1893). Siehe auch Wiedem. Ann. 52. p. 150 (1894). 

2) W.Wien, Ueber die Energie vertheilung im Emissionsspectrum eines schwarzen 
Körpers. Wiedem. Ann. 58. p. 662—669 (1896). 

3) 0. Lummer und E. Pringsheim, Die Vertheilung der Energie im Spectrum des ' 
schwarzen Körpers. Verb, deutsche Phys. Ges. 1. p. 23—41 (1899), siehe p. 31. 



Strahlung fester Körper. 109 

kehrt. Wien a) antwortet darauf, die Herstellung der Strahlung des schwarzen 
Körpers, einer Strahlung des Gleichgewichts, entspreche dem zweiten Haupt- 
satz und der sei gültig nur für eine grosse Anz£^l von Molekeln. 

Sehr viel bedenklicher für die Ableitung des Gesetzes scheint mir aber 
eine andere Bemerkung von Lummer und Jahnke^): Wien führt in Wahr- 
heit gar nicht das Max well sehe Vertheilungsgesetz ein. Nach diesem lässt 
sich die Wahrscheinlichkeit für das Vorkommen der Geschwindigkeit v 
schreiben: 

(km)2v*e"Tdv. 

Wien lässt ohne ein Wort der Erklärung (km) 2 fort; nun ist aber nach der 
Ableitung k umgekehrt proportional zu v*, also zu T, und es ist somit der 

Factor T 2 fortgelassen. Wien erwidert darauf, er habe den Factor fort- 
lassen müssen, weil sonst der zweite Hauptsatz verletzt worden wäre. Das 
ist wohl richtig, aber man kann nun nicht mehr sagen, die Wiensche 
Gleichung sei theoretisch begründet durch das Maxwell sehe Gesetz, sondern 
sie wird eiae theilweise willkürlich aufgestellte Gleichung.^) 

76* Auf ganz anderer Basis hat Planck^) gesucht, theoretisch zu einer 
Strahlungsgleichung zu gelangen. Ich muss mich aber hier darauf beschränken, 
ganz kurz den Gedankengang wiederzugeben, für die Rechnung selbst auf das 
Original verweisen. Planck stellt sich auf den Boden der electromagnetischen 
Theorie, nach welcher die Atome Resonatoren sind. Die in ihnen sich be- 
wegenden Ladungen sollen keinen reibungsartigen Widerstand finden, es soll 
keine Joule sehe Wärme erzeugt werden, sondern die Absorption soll ein reines 
Resonanzphänomen sein, und die Schwingungen sollen gedämpft sein nur durch 
Abgabe von Energie in Form von Strahlung, Seine Betrachtungen beziehen 
sich weiter auf „natürliche Strahlung", d. h. solche, bei welchen die Ab- 
weichungen von den langsam veränderlichen Mittelwerthen ganz unregelmässige 
sind. Er führt femer den Begriff der „electromagnetischen Entropie" ein, für 
welche willkürlich ein möglichst einfacher Ausdruck gewählt wird. Sie muss 
im Fall des stationären Zustandes ein Maximum sein. Er leitet nun die Aus- 
di-ucke für den Fall her, dass man einen vollkommen spiegelnden Hohlraum 
habe, der genau ebenso wirken muss, wie der Kirch hoff sehe Hohlraum, falls 
Strahlen aus jedem Spectralbezirk in endlichem Betrage wenigstens von einer 
Stelle des Systems ausgesandt werden; es wird stationärer Zustand voraus- 
gesetzt. Da nun schon Wien darauf hingewiesen, dass Strahlung im statio- 

1) W. Wien, Les lois th6oriques du rayonnement, Rapports Congres intern. Paris 1900, 
Vol. n, p. 55. Siehe auch: J. Königsberger, Verh. deutsche phys. Ges. 1. p. 249 (1900). 

2) 0. Lnmmer und £. Jahnke, Ueber die Spectralgleichung des schwarzen Körpers 
tmd des blanken Platins. Drudes Ann. 8. p. 283—297 (1900), siehe p. 286. 

8) Siehe dazu W. Wien, Zur Theorie der Strahlung schwarzer Körper. Kritisches. 
Dmdes Ann. 8. p. 580—539 (1900) p. 586, 

4) IL Planck, Sitzungsber. d« Berl. Akademie d« Wissenschaften 1899, 1, p. 440—480. 



110 Kapitel H. 

Dären Zustand Strahlung des schwarzen Körpers ist, so gelten seine Gleichungen 
fär diese Strahlung, sobald man die electromagnetische Strahlung mit der 
Wärmestrahlung identificirt. , 

Es ergiebt sich so das Stefan sehe Gesetz und das Emissionsgesetz jin 
der Form von Wien; Planck i) sucht in einer weiteren Abhandlung den für 
die Entropie gewählten Ausdruck noch besser zu begründen. 2) 

Gegen die Beweisführung sind verschiedene Einwendungen gemacht wor- 
den; so vermissen Lummer und Pringsheim^) den Nachweis, dass die 
Wiensche Gleichung die einzige ist, die dem Entropiegesetz gehorcht, und 
Wien^) bemängelt den Begriff der natürlichen Strahlung und den Umstand, 
dass der Beweis nicht die gegenseitige Einwirkung der Resonatoren be- 
rücksichtige. 

77. Die weiteren Fortschritte auf dem uns beschäftigenden Gebiete bauen 
sich nun zunächst auf experimenteller Grundlage auf, auf der Verwirklichung 
der Strahlung eines schwarzen Körpers. Es ist im vorigen Kapitel *) besprochen, 
dass schon Stewart ausführlich erörtert hatte, dass solche Strahlung im ge- 
schlossenen Hohlraum sich ausbilden müsse; Kirch hoff ^) hat sich noch deut- 
licher ausgesprochen. Dann hat de la Provostaye^ bei seinem Versuch, 
das Kirchhoff sehe Gesetz zu beweisen, den Fall der geschlossenen Hülle be- 
trachtet. Diese Arbeiten sind nur theoretisch; aber auch experimentell wurde 
sofort die behauptete Thatsache bestätigt und von de la Provostaye«) und 
von Desains») erörtert im Streite gegen E. Becquerel. Man hätte also 
wohl denken können, dass die Realisirbarkeit des schwarzen Körpers auf diesem 

1) M. Planck, Entropie and Temperatur strahlender Wärme. Drndes Ann. 1. p. 719 
—737 (1900). 

2) Anf Grundlage der electromagnetischen Theorie leitet auch H. C. Pocklington 
ein Strahlnngsgesetz des schwarzen Körpers ab. Nach dem mir allein bekannten kurzen Re- 
ferat in Nat. 62. p. 554 (1900) nimmt er an , die Gesammtstrahlung sei proportional einem 
Product von Potenzen der Temperatur T, der Fortpflanzungsgeschwindigkeit v, der Atom- 
ladung Q. Nach der Methode aer Dimensionen findet er das Stefan sehe Gesetz und den 
Ausdruck ftlr die Strahlung zwischen A und X-{-AX: 



T.,^V'a^)- 



Das ist auch das Wiensche Gesetz. 

3) 0. Lummer und E. Pringsheim, Die Vertheilung der Energie im Spectrum des 
schwarzen Körpers und des blanken Platins. Verh. deutsche Phys. Ges* 1. p. 212—235 (1899), 
siehe p. 225. Siehe auch 0. Lummer, Sur le rayonnement des corps noirs. Rapport«... 
Paris 1900, Vol. 2, p. 90. 

4) W. Wien, Les lois theoriques du rayonnement. Rapports ... Paris 1900. Vol. H 
p. 36 u. fl. 

5) Siehe § 9. 

6) Siehe § 15. Siehe auch: G. Kirchhoff, Sur les taches solaires. C. R. 66. p. 644— 
646 (1867). 

7) F. delaProvostaye, Considßration th^orique sur la chaleur rayonnante. Ann. 
chim. et phys. (3) 67. p. 5—51 (1863). 

8} F. de la Provostaye, CR. 57. p. 637—639 (1863)) Ann. chim. et phys. (3) 69. 
p. 492—498 (1863). 

9) P. Dessains, C. R. 6L p. 24—27 (1865). 



Strahlung fester Körper. 111 

Wege allgemein bekannt gewesen wäre. Das ist aber merkwürdiger Weise 

nicht der Fall gewesen, wie die Untersuchungen über den Einfluss einer rauh 

gemachten Oberfläche auf die Emission zeigt. Leslie, Melloni, Forbes, 

Knoblauch und Andere hatten gefunden, dass geritzte Metallöächen stärker 

strahlen, als polirte, konnten aber den Grund nicht erkennen, sondern suchten 

ihn in einer veränderten Dichte. Auch die Arbeiten von Massen und Cour- 

tepöe^) wären hier zu nennen, welche fanden, dass gepulverte Substanzen 

stärker strahlen als andere; wenn sie schliessen, die Emission der Körper 

hänge nur von der Cohäsion ihrer Theilchen ab, nicht von ihrer Natur, und 

bei gleichem Grad der Vertheilung würden alle Körper gleich strahlen, so ist 

das eine falsche Interpretation sonst angenähert richtiger Beobachtungen: je 

feiner die Körper gepulvert sind, desto mehr nähern sie sich schwarzen Körpern.^) 

In der Zeit vor Ste wart und Kirchhoff war es ganz natürlich, dass der Einfluss 

von Ritzen und Poren nicht verstanden wurde; aber auch Magnus^) beschäftigt 

sich noch eingehend, und ohne sie zu lösen, mit der Frage. Seine Arbeit ist im 

übrigen recht interessant, er zerlegt die Strahlung mit Steinsalzapparaten und 

findet, dass rauhere oder platinirte Flächen vorwiegend die längsten Wellen 

stärker aussenden, als glatte, eine nach unseren heutigen Kenntnissen richtige 

Beobachtung. 4) 

Erst Christiansen 5) giebt die richtige Erklärung, dass in den Ver- 
tiefungen durch mehrfache Reflexion mehr Licht absorbirt werden müsse und 
daher die Fläche auch mehr emittiren müsse ; aber auch er ist noch nicht ganz 
sicher, ob dies der einzige Grund sei. 

Es scheint, als ob Boltzmann») der Erste war, der das Princip zur 
Herstellung eines schwarzen Strahlers völlig erkannte; er schreibt 1884, dass 
er schon längere Zeit „die Strahlung eines rings mit gleichtemperirten Wänden 
umgebenen Raumes aus einem kleinen Loche oder Spalte dieser Wände für 
die eines schwarzen Körpers substituirte". Dann hat wieder LeChatelier') 
mit voller Klarheit über die Sachlage das Princip angewandt, indem er als 
Emissionsvermögen eines Körpers definirt das Verhältniss der Strahlung des 
Körpers im Freien zu der Strahlung, wenn der Körper sich in einer gleich 

1) A. Massen et L. Conrtep^e, Memoire snr les ponyoirs rayonannts des corps. CR. 
«6. p, 936—938 (1847). C. R. 27. p. 532—533 (1848). 

2) Zu genaneren Resultaten über das Verhalten von Pnlvem gelangt Beyenter, 
Inang.-Dissert. Leiden 1869*, Beibl. 4. p. 462—467 (1880). 

3) G. Magnns, üeber die Verschiedenheit der Wärme, welche rauhe und glatte Ober- 
Sächen ausstrahlen. Pogg. Ann. 124. p. 476 — 497 (1865). Näher der Wahrheit kommt Magnus 
in einer späteren Arbeit: Berl. Ber. 1869, p. 713—719. 

4) Vergl. dazu G. F. Fitzgerald, On the nomenclature for radiant energy. Nat. 49. 
p. 149 (1893). 

5) C. Christiansen, 'Ueber die Emission der Wärme von unebenen Oberflächen. 
Wiedem. Ann. 21. p. 364-369 (1884). 

6) L. ßoltzmann, Ueber eine von Herrn Bartoli entdeckte Beziehung der Wärme- 
sinhinng zum zweiten Hauptsatze. Wiedem. Ann. 22. p. 31—39 (1884), siehe p. 35. 

7) H. Le Chatelier, Sur la measure optique des tempßratures ^levees. J. de phys. 
(3) 1. p. 185—205 (1892). 



112 Kapitel IL 

warmen Hülle befindet; da er letztere nicht herstellen kann, bohrt er 
Löcher in die Körper und vergleicht die Strahlung der Oberfläche mit der aus 
den Löchern. Auch VioUeO findet, dass verschiedene Körper im electrischen 
Ofen erhitzt die gleiche Helligkeit zeigen, und sagt: „Ainsi, dans une en- 
ceinte ferm6e dont tous les points sont a la mgme temp6rature, tous ces corps 
sont en equilibre de rayonnement, suivant la loi de Kirch hoff". 

Trotzdem konnte St. John*) das Emissionsvermögen verschiedener Kör- 
per vergleichen wollen, indem er sie in einem Ofen neben einander erhitzte. 
Dabei zeigte sich, dass alle gleich viel Licht aussenden und zwar ebensoviel 
wie die inneren Ofenwände, so dass die Körper sich nicht von ihnen abheben, 
unsichtbar werden. St. John aber erkennt und bespricht den Grund ganz 
richtig und erreicht dann leidliche Messungen, indem er in den Ofen ein kaltes 
Porzellanrohr bis dicht vor den zu messenden Körper schiebt. Dadurch hält er 
die von den Wänden kommende und an den Körpern reflectirte Strahlung ab. 

78. Gleichzeitig mit dieser Arbeit machen Wien und Lummer^) den 
Vorschlag, die Strahlung eines schwarzen Körpers dadurch zu erzielen, dass 
man einen geschlossenen Hohlraum, der nur eine kleine Oefinung hat, gleich- 
förmig erhitze und die Strahlung aus der Oeffnung benutze. Wenn sie auch 
damit, wie man aus dem Vorhergehenden ersieht, nichts Neues vorschlagen, so 
haben sie doch das Verdienst, zuerst energischer die Herstellung solcher Hohl- 
räume in Angriff genommen zu haben. Sie bemerken, dass man wegen der 
Oeffnung natürlich nicht die volle Strahlung erhalten könne, dass sich aber 
der Fehler leicht berechnen lasse, wenn man sich denkt, ein Strahlenbündel 
trete durch diese Oeffnung ein, und berechnet, wieviel davon wieder heraus- 
gelangt. Nimmt man eine Kugel vom Radius r mit nur diffus reflectirenden 
Wänden, ist e das Reflexionsvermögen, da die Grösse der Oeffnung, so geht 

ein Bruchtheil 

da € 

4 7rr* 1 — € 
verloren, um diesen Bruchtheil ist also die Strahlung auch geringer, als die 
des schwarzen Körpers. Wie auch ohne Rechnung zu ersehen ist, ist also der 
Körper desto vollkommener, je kleiner die Oeffnung im Vergleich zur Ober- 
fläche ist, und je vollkommener schwarz diese Oberfläche, d. h. je kleiner € ist 
Die Verfasser schlagen noch eine andere Form des schwarzen Körpers 
vor: Zwei electrisch glühende dünne Platinbleche sollen dicht hintereinander 



1) J. VioUe, Rayonnement de differents corps refractaires , chauffes dans le fonr 61ec- 
trique. C. R. 117. p. 33-34 (1893). 

2) Ohas. E. St. John, Ueber die Yergleichnng des Lichtemissionsvermögens der Körper 
bei hohen Temperaturen, nnd über den Aue r sehen Brenner. Wiedem. Ann. 56. p. 433 — 
450 (1895). 

3) W. Wien und 0. Lummer, Methode zur Prüfung des Strahlungsgesetzes absolut 
schwarzer Körper. Wiedem. Ann. 66. p. 451—456 (1895). Siehe auch 0. Lummer, Ueber die 
Strahlung des absolut schwarzen Körpers und seine Verwerthung. Natnrw. Rundschan 11. 
Nr. 6, 7. 8 (1896). 



Strahlung fester Körper. 113 

gesteUt werden, das vordere mit einem Schlitz versehen sein, aus welchem die 
Strahlung austritt. Dieselbe Anordnung zweier Bleche mit Schlitz lasse sich 
umgekehrt auch als Bolometer benutzen. Dieser letztere Vorschlag ist wohl 
verfehlt und dürfte nicht einmal für Flächenbolometer brauchbar sein. 

Einen anderen Vorschlag macht Paschen*): er setzt einen glühenden 
Eohlefaden in die Mitte einer spiegelnden Engel. Dass dadurch auch ein 
schwarzer Hohlraum erzeugt wird, ist ohne Weiteres klar: durch den Spiegel 
wird ja eine virtuelle Hohlkugel von genau der Temperatur des Kohlefadens 
erzeugt, in deren Mittelpunkt letzterer sich befindet. Die Vorrichtung wirkt 
natürlich desto besser, je weniger regelmässig reflectirend der Faden ist, je 
besser reflectirend die Kugel, und je kleiner das Fenster zum Austritt ^er 
Strahlen ist. Paschen berechnet den Verlust und findet, dass er tür einen 
Silberspiegel unter l^/o bleibt. Schwieriger ist bei dieser Einrichtung die 
Messung der Temperatur, dafür lassen sich hohe Temperaturen leicht erzielen, 
während bei der Einrichtung von Wien und L u m m e r dann sehr bedeutende 
Halfemittel erforderlich werden, wie sie wohl nur Wenigen zur Verfügung 
stehen dürften. Noch viel wichtiger aber scheint mir der Vorschlag 
Paschens, dasselbe Princip zur Herstellung eines wirklich schwarzen Bolo- 
meters zu verwenden: man bringt den Bolometerdraht in die Mitte einer 
spiegelnden Kugel, die nur einen schmalen Spalt zum Eintritt der Strahlen 
besitzt; was der Draht nicht beim ersten Auftreflfen der Strahlen absorbirt, 
kehrt nach beliebig vielen Eeflexionen zu ihm zurück, so dass die Strahlung 
schliesslich vollständig absorbirt wird. Paschen hat mit solchen Bolometern 
seine weiteren Messungen ausgeführt. 

79. Der schwarze Strahler ist zuerst hergestellt und benutzt worden von 
Lummer und Pringsheim^). Er besteht für 100^ aus einem doppel- 
wandigen Kupferwürfel mit kleiner Oeflfnung; der zwischen den Wänden be- 
findliche Saum ist mit siedendem Wasser gefüllt. Für Temperaturen bis zu 
600 ^ diente eine mit Hals versehene Kupferkugel, welche, in ein Gemisch von 
Natron- und Kalisalpeter eingebettet, sich in einem eisernen Kessel befindet. 
Die Temperaturen werden bis 500 ^ mit Quecksilberthermometer, darüber mit 
Le Chatelierschem Thermoelement bestimmt. Für die höchsten Temperaturen 
endlich diente ein eisernes Hohlgefass, welches in einem Chamotteofen durch 
Gebläseflammen geheizt wurde. Es besitzt ausser dem Ansatzrohr zum Aus- 
tritt der Strahlen noch zwei solche zur Einführung eines Thermoelementes, 
welches seinerseits in ein Porzellanrohr eingelegt ist. Natürlich kann hier 
die Temperatur nicht gleichmässig sein; das Porzellanrohr zeigte Helligkeits- 
differenzen, die auf 10 ^/o geschätzt wurden. 

Mit diesen Apparaten und einem gewöhnlichen Flächenbolometer messen 
die Autoren die Strahlung des schwarzen Körpers, um das Stefan sehe Gesetz zu 

1) F. Paschen, Wiedem. Ann. 60. p. 719 (1897). 

2) 0. Lnmmer and E. Pringsheim, Die Strahlung eines ,,schwarzen'' Körpers 
«wischen 100<* und 1300® C. Wiedem. Ann. 68. p. 395-410 (1897). 

Ksyser, Spectroscopie II. S 



114 



Kapitel II. 



prüfen. Dasselbe zeigt sich nahezu, aber nicht ganz bestätigt, genauer ist 
statt der 4 ten Potenz die 3.96 te zu nehmen. Später aber zeigt sich, dasB 
das nur an einer ungenauen Aichung des Thermoelementes lag. Nachdem 
dasselbe mit dem Stickstoflfthermometer verglichen ist, ergiebt sich folgende 
Tabelle : 



Abs. Temp. 
beobachtet 



Redncirter I Abs.Temp. 
Ausschlag I berechnet 



Differenz 



Abs. Temp. 
beobachtet 



Reducirter 
Ausschlag 



Abs.Temp. 
berechnet 



Differenz 



373.1 
492.5 
723.0 
745 

789 
810 

868 



156 
638 
3320 
3810 
4440 
5150 
6910 



374.6 
492.0 
724.3 
749.1 

778 

S06.5 

867.1 



— 1.5 
4- 0.5 

— 1.3 
+ 4.1 
-f 11.0 
+ 3.5 
4- 0.9 



1092 
1112 
1378 
1470 
1497 
1535 



16400 


1074 


17700 


1095 


44700 


1379 


57400 


1468 


60600 


1488 


67800 


1531 



+ 1S 
+ 17 
— 1 

+ 

+ 
+ 



Die berechneten Temperaturen sind hier so gewonnen: die Temperatur 
der Klappe vor dem Bolometer betrug 290^ abs., also ist nach dem Stef an- 
sehen Gesetz 8 = a(T* — 290*). Aus jedem Versuch ist danach a berechnet, 
aus allen Werthen das Mittel genommen und damit umgekehrt für die ein- 
zelnen Versuche T berechnet. Die gi^össten Abweichungen finden sich bei 
niedrigen Temperaturen im Chamotteofen, und die Verfasser nehmen an, dass 
hier die Temperaturvertheilung sehr unregelmässig war. 

Ob nicht bei den höheren Temperaturen deren Bestimmung recht 
ungenau und daher die gute Uebereinstimmung mit dem Stef ansehen Gesetz 
zufilllig ist, bleibe dahingestellt. In einer späteren Arbeit von Lummer und 
Kurlbaum2) wird ein electrisch erhitzter Platincylinder, in welchem noch 
ein Porzellancylinder mit Diaphragmen und ebener Hinterwand eingeschoben 
ist, als schwarzer Körper benutzt. Hier scheint die Constante a des Gesetzes, 
wenn auch sehr wenig, mit der Temperatur zu wachsen, oder mit anderen 
Worten, die Potenz der absoluten Temperatur scheint etwas grösser als 4 zu 
sein, so dass der Körper kein vollkommen schwarzer ist. 

80. Paschen und Wann er 3) schlagen einen neuen Weg ein, um die 
Richtigkeit der Wien-Planckschen Gleichung für den schwarzen Körper zu 
prüfen. Diese Gleichung 



J = c. A e 



^2_ 

AT 



®^^*® log J = y^ — y^^, wo y, — log (C, k-^), ^^ = -^ lOg C . 



1) 0. Lummer und E. Pringsheim, Notiz zu unserer Arbeit: Ueber die Strahlung 
eines „schwarzen" Körpers zwischen 100^ und 1300®C. Drudes Ann. 3. p. 159—160 (190O). 

2) 0. Lummer tfnd F. Kurlbaum, Der electrisch geglühte, absolut schwarze Körper 
und seine Temperaturmessung. Verh. physik. Ges. Berlin, 17. p. 106-111 (1898). Der Apparat 
ist genauer beschrieben in: 0. Lummer und F. Kurlbaum, Der electrisch geglühte schi^arze 
Körper. Drudes Ann. 5. p. 829—836 (1901). 

3) F. Paschen und H. Wanner, Eine photometrische Methode zur Bestimmung' der 
Exponentialconstanten der Emissionsfunction. Berl. Ber. 1899, p, 5 — 11. 



Strahlung fester Körper. 



115 



Da y, und y^ nicht von T abhängen, so ergiebt sich, dass wenn man die In- 
tensität J eines schmalen Streifens des Spectrums bei verschiedenen Tempe- 

raturen beobachtet und log J als Function von 7^ aufträgt, man als iso- 
chromatische Curve eine gerade Linie erhält, deren Neigung allein von y^ d. h. 
von c, abhängt, und somit diese Constante bestimmen lässt Diese Messung 
lässt sich photometrisch machen, was den sehr grossen Vortheil mit sich bringt, 
dass man bei der grossen Empfindlichkeit des Auges i) mit viel engerem Spalt, 
daher viel reinerem Spectrum arbeiten kann, als wenn man das Bolometer ver* 
wenden muss. Als Strahlungsquelle dient nach dem Vorschlage von Paschen 
ein mit Eisenoxyd geschwärztes electrisch geglühtes Platinblech in der Mitte 
einer spiegelnden Hohlkugel, die aus polirtem Rothguss hergestellt ist. Es 
wm-de nur die Halbkugel zwischen Blech und Spalt benutzt, die Temperatur 
des Bleches wieder mit dem eingeschobenen Thermoelement bestimmt. 

Für 4 verschiedene Wellenlängen findet sich für C2 bei Temperaturen 
zwischen 1135<*abs. und HOö^abs.: 



X 


0.6678 


0.5893 


0.5016 


0.4861 


Cj 


14322 


14489 


14467 


14473 



Das Mittel ist 14440. Die Linien erweisen sich als Grade, die Gleichung ist 
somit in diesem Punkte bestätigt. Die Zahl stimmtauch sehr gut mit Paschens 
früheren Bestimmungen (siehe pag. 102), welche zwischen 13700 für Kohle und 
15000 für Platin lagen und für den schwarzen Körper 14000 erwarten Hessen. 
Ferner hat Paschen die Lage des Energiemaximums bei dem schwarzen 
Körper mit einem Bolometer gemessen, welches nach seinem Vorschlag (siehe 
pag. 113) sich in der Mitte einer genauen spiegelnden Halbkugel befand. 
Er findet: 



Temp.ab8. 


1356.5 


1264.0 


1140.9 


1078.7 


939.8 


796.3 


671.2 


468.1 


Ira. in (i 


2.138 


2.293 


2.537 


2.6741 


3.076 


3.605 


4.265 


6.026 


)m X T 


2900 


2898 


2894 


2884 


2891 


2870 


2862 


2826 



Die Werthe von k^xT sind nicht ganz constant, der Strahler verhält sich 
bei niedrigen Temperaturen nicht ganz wie ein schwarzer. Wurde das Eisen- 
oxyd durch Euss ersetzt, so fand sich bei 529,2 » resp. 663,4 ^ abs. für ilaxT; 
2894 resp. 2889. Nach der Wien sehen Gleichung ist 

C2 ^~* D A IQ X , 

also nach vorstehenden Zahlen 

c, — 5 X 2890 = 14450, 
in vortreflflicher Uebereinstimmung mit den obigen Werthen. 

1) Auch Lnmmer und Kurlbaum constatiren die ausserordentliche Empfindlichkeit 
der photometrifichen Methoden: Ueber das Fortschreiten der photometrischen Helligkeit mit 
der Temperatur, Verh. deutsche phys. Ges. 2. p. 89—92 (1900). Bei 900° abs. ist die Hellig- 
keitsdifferenz, welche einer Temperaturdifferenz entspricht, etwa SO^fal so gross, wie diese, 
bei 1900<* abs. etwa 14 Mal so gross. 



116 Kapitel II. 

81. In zwei weiteren Abhandlungen beschreibt dann Paschen Versuche 
an schwarzen Strahlern. Zuerst ^ werden niedrige Temperaturen verwandt. 
Die Strahler sind Hohlräume mit kleiner Oeffnung, welche von Dämpfen von 
siedendem Wasser (lOO^C), Anilin (190<» C), Diphenylamin (304 o C), Schwefel 
(450 ö) umgeben sind. Die Bolometer sind dickgeschwärzte Platinstreifen in 
der Mitte einer genau sphärisch geschliffenen Halbkugel aus Neusilber von 
50 mm Durchmesser. Die Versuche bestätigen die Wien sehe Formel; nur bei 
den kürzesten Wellenlängen zeigen sich kleine Abweichungen, die sich aber 
nach Paschens Meinung durch die geringe Intensität und diffuses Licht er- 
klären lassen. Die beiden Constanten des Gesetzes ergeben sich im Mittel zu: 

c,— 14445, c, — 62910. 

Dann geht Paschen 2) zu höheren Temperaturen zwischen etwa 650" 
und 1550^ abs. über. Eine ganze Anzahl verschiedener Strahler werden be- 
nutzt: 1. ein Porzellanrohr mit Diaphragmen in einem electrisch glühenden 
Platincylinder. 2. ein Kupfer- oder Platintiegel, der in einem Porzellantiegel 
steckt. Um letzteren ist das zur Erhitzung bestimmte Platinblech gelegt und 
das Ganze in eine dicke Asbesthülle eingeschlossen. 3. ein electrisch ge- 
glühter Platinstreif befindet sich in der Mitte einer spiegelnden Halbkugel. 
Paschen bespricht die ausserordentlichen Schwierigkeiten , diese Strahler 
gleichförmig zu erhitzen; aber je besser ihm das gelingt, desto genauer 
schliessen sich die Beobachtungen dem Wien sehen Gesetze an, dessen ver- 

J J 

schiedene Consequenzen (AmT = Const, -^ -« Const, y- dieselbe Function von 

1 Jm 

m 

y~ oder Congruenz der logarithmischen Energiecurven, endlich Gradlinigkeit 

der isochromatischen Curven), geprüft werden. Es ergiebt sich aus den Be- 
obachtungen 

c,— 14535, c, =633750. 

Dabei scheint bei hohen Temperaturen c, etwas grösser, als bei niedrigen. 
Paschen schliesst daher, dass aus seinen Beobachtungen und denen von ihm 
und Wanner das Wien sehe Gesetz zwischen den Grenzen 9,2 ju und 0,5 ju 
und zwischen 100^ C. und 1300^ C. so gut erwiesen sei, als es sich bei der 
Schwierigkeit der Versuche machen lasse. 

Es sei hier noch hinzugefugt, dass W a n n e r 3) die photometrische Methode 
auf die gleichen Strahlungskörper angewendet hat und dabei als Werth von 
c, findet: 14509. 

83. Inzwischen haben auch Lummer und Pringsheim^) sich zur spec- 

1) F. Paschen, Ueber die Vertheilung der Energie im Spectnim des schwarzen Körpers 
bei niederen Temperaturen. Berl. Ber. 1S99, p. 405—420. 

2) F. Paschen, lieber die Vertheilung der Energie im Spectrum des schwarzen EOrpers 
bei höheren Temperaturen. Berl. Ber. 1899, p. 959—976. 

3) H. Wann er, Photometrische Messungen der Strahlung schwarzer Körper. Drudes 
Ann. 2. p. 141 -157 (1900). 

4) 0. Lummer und E. Pringsheim, Die Vertheilung der Energie im Spectrnm des 
schwarzen Körpers. Verb, deutsche phys. Ges. 1. p. 23—41 (1899). 



Strahlung fester Körper. 



117 



tralen Untersuchung der Strahlen ihres schwarzen Hohlraums (§ 79) gewandt, 
an welchem sie das Stefan sehe Gesetz bestätigt hatten. Ein Fluoritprisma 
erzeugt das Spectrum. Die gefundenen Energiecurven werden durch die 
Wien sehe Gleichung recht gut dargestellt, aber es zeigen sich doch kleine 
Abweichungen, die auf folgende Art näher geprüft werden: wie schon Paschen 
bemerkt (pag. 114), gelten die Gleichungen: 



1 



logJ = y,— y, , y,=\ogc,—alogk, y, = a 



löge 



Welches auch die Werthe von c,, Cj und a sein mögen, immer muss die iso- 
chromatische Curve, die log J als Function von 7=^ darstellt, eine Grade sein. 

Aus jeder dieser Graden folgt bei Kenntniss des aus JmT^'^-^Const sicher- 
gebenden Werthes von a ein Werthepaar von c, und Cj, welches für alle 
Graden dasselbe sein muss. Sie erhalten nun folgende Zahlen: 



A 


1.21 


1.96 


Cj 


13510 


13810 


Cj • 10-» i 


1067 


1219 



2.20 


3.68 


4.96 


14240 


14800 


16510 


1449 


1771 


2261 



Bei diesen Beobachtungen haben die Absorptionen von H,0 und CO^ in der 
Zimmerluft sehr gestört. Die Verfasser setzen daher das Spectro-Bolometer in 
einen Kasten mit trockner und kohlensäurefreier Luft und machen eine zweite 
Beobachtungsreihe. Dabei zeigt sich einerseits, dass a = 5,2 zu setzen ist, der 
Strahler also nicht schwarz ist, andererseits ergiebt sich wieder ein Wachsen 
von c, und c^ mit der Wellenlänge. 

Dass die Wien sehe Gleichung nicht flir alle Temperaturen und Wellen- 
längen streng gültig ist, hatte übrigens schon vorher Beckmann*) gefunden. 
Er prüft die Emissionsgleichung an der isochromatischen Linie der Strahlen, 
welche nach wiederholter Reflexion an Flussspathflächen übrig blieben, um aus 
ihr die Exponentialconstante c^ zu bestimmen. Rubens und N i c h 1 s ''^) hatten 
gefunden, dass die Reststrahlen (Band I, pag. 750) des Flussspaths zwischen 
23,5 /4 und 25,5 /u liegen und durch viermalige Reflexion an Flussspath ge- 
nügend rein hergestellt werden können. Diesen Strahlencomplex benutzt 
Beckmann und misst die Intensität desselben bei verschiedenen Temperaturen 
mit der Thermosäule. Die Strahlungsquelle ist eine gusseiserne Hohlkugel mit 
Oeflftiung, welche sich in verschiedenen Bädern, von Aether mit fester Kohlen- 
säure bis zu geschmolzenem Salpeter, befindet. Die Strahlen werden durch 
einen Hohlspiegel parallel gemacht, viermal an Flussspath reflectirt und fallear 
dann auf die Thermosäule. Als Resultat ergab sich c^ «= 24250. Da dieser 
Werth nicht mit demjenigen von Paschen für kürzere Wellenlängen über- 

1) H. Beckmann, Abhängigkeit der Strahlungsintensität des schwarzen Körpers von 
der Temperatur, untersucht für einen bestimmten Strahlungscomplex. Inaug.-Dissert. Tübingen 
1898. Hannover bei Edel 1898. 

2) H. Rubens und E, Nichols, Wiedem. Ann. 60. p. 418-462 (1897). 



118 Kapitel II. 

einstimmt, so folgt, dass Wiens Gesetz für diese langen Wellen nicht gilt. 
Beckmann allerdings bezweifelt die Richtigkeit des Werthes (etwa 14500) 
von Paschen, und meint, Wiens Gesetz mit C2 «- 24250 gelte auch für kurze 
Wellenlängen.«) 

Lummer und Pringsheim^) wiederholen "nun ihre Versuche mit an- 
deren Strahlungskörpern. Die ebene Porzellanwand, welche bei ihrem früheren 
Körper als Strahlungsquelle diente, wird ersetzt durch ein Bündel kleiner 
Porzellanröhrchen. Ausserdem benutzen sie einen Körper, der noch besser sein 
soll, dessen Einrichtung aber nicht angegeben wird. Sie gehen bis zu 1650*^ 
abs. und bis zur Wellenlänge 8,3 ^. Auch jetzt erweisen sich die Gresetze 
ij^T = Const und JniT-5=Const als richtig, ebenso stellt die Wien sehe 
Gleichung die Energiecurven sehr nahezu richtig dar. Aber die isochromatischen 
Curven sind nicht ganz grade, was wieder sehr viel deutlicher durch das 
Wandern der Constanten c, und c^ erkennbar ist. c, erreicht hier Werthe 
bis zu 18500, nähert sich also dem Werthe von Beckmann. Die Wien sehe 
Gleichung kann also nicht streng richtig sein ; für nicht zu hohe Temperaturen 
und nicht zu lange Wellen scheint sie die Verhältnisse sehr gut darzustellen, 
ausserhalb gewisser Grenzen aber finden sich wachsende ADweichungen, 

Lummer und Pringsheim messen in dieser Arbeit ferner die Emis- 
sion des blanken Platins, wie schon früher (§ 55) erwähnt. Es zeigt sich auch 
hier ein Wandern der Constanten, indem von 1 jli bis 4 in der Werth von c, 
von 13800 auf 18000 anwächst; also die Veränderlichkeit von c, ist hier viel 
grösser, als beim schwarzen Körper. Das lässt es als möglich erscheinen, 
dass ein Theil der Veränderlichkeit . auch, bei den schwarzen Strahlern auf 
Rechnung der ün Vollkommenheit des StJrahlungskft-pers ^u siBtzen ist.^) 

Um noch grössere Wellenlängen zu erreichen, wenden Lummer und 
Pringsheim dann^) ein Sylvinprisma an, mit welchem sie bis zur Wellenlänge 
18 ju gelangen und bis zu 1772° abs. Dabei werden dann die Werthe von c^ 
sehr viel grösser, und namentlich bei der höchsten Temperatur ist die Diffe- 
renz zwischen dem beobachteten Werth von J und dem nach dem Wien sehen 
Gesetze mit kleinem Werth von c^ berechneten sehr bedeutend, wie folgende 
Tabelle zeigt: 



1) H. Rubens (Ueber die Reststrahlen des Flussspathes, Wiedem. Ann. 69. p. 576 — 5S8 
(1899)) findet, dass die frühere Angabe über die Reststrahlen des FluBsspathes ungenau war, 
dass vielmehr zwei Strahlungscomplexe von 24.0^ und 31.6^ vorhanden sind, welche im Ver- 
hältniss von 1:1.2 reflectirt werden. Er rechnet danach die Resultate von Beckmann um, 
und findet, dass man' c, «> 26000 setzen müsse. 

2) 0. Lummer und £. Pringsheim, Die Vertheilung der Energie im Spectrum des 
schwarzen Körpers und des blanken Platins. Verh. deutsche Phjs. Ges. 1. p. 215—230 (1899). 

3) H. Wann er (Drudes Ann. 2. p. 149 (1900)) findet, dass ein Porzellanhohlraum un- 
gleichmässig glüht und daher unsicher sei. Das wird aber von Lummer und Pringsheim für 
ihren Hohlraum bestritten (Verh. deutsche phys. Ges. 2. p. 170 (1900.) 

4) 0. Lummer und E. Pringsheim, Ueber die Strahlung des schwarzen Körpers für 
lange Wellen. Verh. deutsche phys. Ges. 2. p. 163 -IbO (1900). 



Strahlung fester Körper. 119 



1 


12.3^ 


13.3 ^i 


15^ 


16.5.« 
46% 
30400 


17.9^ 


J beob. — J berechn. 


40 > 
24800 


42 > 
25300 


440/0 


50 «/o 


Cjj 


28600 


31700 



83. Das wichtige Resultat dieser Arbeiten ist, dass es nicht mehr zweifel- 
haft sein kann, dass hier nicht Beobachtungsfehler oder mangelhafte Schwärze 
vorliegen, sondern dass wirklich das Wien-Plancksche Gesetz für lange 
Wellen namentlich bei hohen Temperaturen ungültig wird. Daher tritt von 
Neuem die Frage nach dem richtigen Strahlungsgesetz für schwarze Körper 
auf Es wird sich jedenfalls um eine geringe Modiflcation der Wien sehen 
Gleichung handeln, da diese ja für grosse Theile des Spectrums sehr gut passt. 

Zuerst rechnet Thiesen^ aus den Zahlen von Lummer und Frings- 
heim nach, dass die Gleichung 

1 c 

(XXIII) j ^ C ;j^-5 (;lT) 2" e "" XT 

üire Beobachtungen gut darstelle. 

Ferner stellen Lummer und Jahuke'^) eine empirische Gleichung auf 
Sie gehen von einer sehr allgemeinen Form der Gleichung aus, und bestimmen 
die einzelnen Grössen so, dass die drei sicher begründeten Gesetze erfüllt 
werden: das Stefan sehe Gesetz, AniT = Const, JmT~^=Const. So gelangen 
sie schliesslich zur Gleichung: 

(XXIV) J = C T5 (;i T)-^ e (AT)'' , 

C' = J„,T-5(An,areT, c' = ^(AxnTr. 

Diese Gleichung geht für /w = 5, v = i in die von Wien über, für 
lti = 4.5j y».l in die von Thiesen. 

Inzwischen hat auch Lord Rayleigh^) sich gegen die Form von Wien 
geäussert, und zwar aus theoretischen Gründen. Die Ableitung sei wenig mehr, 
als eine Conjectur, und das aus der Form der Gleichung unmittelbar ersicht- 
liche Resultat, dass die Intensität einer bestimmten Wellenlänge mit der Tem- 
peratur nicht unbegrenzt wächst, sondern sich einer Grenze nähert, scheint 
ihm sehr, bedenklich. Für kürzere Wellenlängen liegt die Temperatur, bei 
welcher die Grenze erreicht wird, zwar weit ausserhalb des Erreichbaren, für 
die Wellenlänge Qö^i aber wäre sie schon nahezu bei 1000^ erreicht. 4) Er 
schlägt auf theoretischer Grundlage die Gleichung vor: 

(XXV) j_c,TA-4e "AT. 



1) M. Thiesen, Ueber das Gesetz der schwarzen Strahlung. Verh. deutsche phys. Ges. 
a. p. 65-70 (1900). 

2) 0. Lnmmer und E. Jahnke, Ueber die Spectralgleichung des schwarzen Körpers 
nnd des blanken Platins, ümdes Ann. 3. p. 283—297 (1900). 

3) Lord Rayleigh, Remarks upon the law of complete radiation. Phil. Mag. (5) 49. 
p. 539—540 (1900). 

4) Siehe eine Antwort darauf von W.Wien, Di-udes Ann. 8. p. 539 (1900). 



120 



Kapitel II. 



Auch diese Gleichung erscheint als Specialfall der Gleichung XXIV, wenn 
man dort ^^^i, v=«l setzt. Lumm.er und Jahn ke glauben nun setzen zu 
sollen: iu«»5, v = 0.9. Sie berechnen einzelne der Lummer-Pringsheim- 
schen Beobachtungen mit Flussspathprisma nach den verschiedenen Gleichungen; 
eine solche Reihe will ich zur Probe hersetzen ; sie bezieht sich auf T = 1 2b9^ abs. 



l.u 



1.5 





76 


' 410 


/£=- 4.5, v«1.2 


78 


412 


^«5, v«0.9 


83 


j 414 


^ = 5, v=l 


61 


1 391 


^ = 4, v«l 


; 96 


, 436 



645 
645 
645 
645 
645 



596 


395 


230 


140 




597 


391 


242 


151 


64 


595 


387 


239 


145 


60 


590 


369 


197 


126 


50 


610 


422 


273 


180 


84 

1 



beobachtet 

Thiesen 

Lummer-Jahnke 

Wien 

Kayleigh 



Daraus ist ersichtlich, dass die Rayleighsche Gleichung die Beobach- 
tungen am schlechtesten darstellt, weshalb sie von den Verfassern für un- 
brauchbar erklärt wird. 

In der letzten Abhandlung von Lummer und Pringsheim^) zeigt sich, 
dass sowohl die isochromatischen als die Energiecurven für die langen Wellen 
am besten dargestellt werden durch das Werthepaar ^m — 4, ^=«1.3. Dasselbe 
Werthepaar gilt aber auch für die kürzeren Wellen, so dass die Autoren alle 
ihre Beobachtungen an schwarzen Körpern genügend dargestellt finden durch: 



-4 



j = CTA-*e UT)i.3 
84. Planck hatte bei seiner Ableitung der Wie nschen Gleichung einen 
möglichst einfachen Ausdruck für die Entropie gewählt. Da sich die Glei- 
chung nicht durchweg bestätigt, versucht er einen weniger einfachen Ausdruck 
und gelangt zur Strahlungsformel 2) 

(XXVI) _1 

e AT_i 

Hier ist c = 4.965 /mT, was sich in folgender Weise ergiebt: Bildet 

J T 

man ^ bei constantem T und lässt den Differentialquotienten verschwinden, 

CL /« 

SO folgt die Bedingung: 



1 






/™T 



1 — e AT 
welche für obigen Werth von c erfüllt ist. 

Eine Vergleichung der Formel von Planck mit denen von Wien und 
Rayleigh ergiebt folgendes: 

c 

Muliplicirt man Zähler und Nenner mit e AT ^ so folgt: 

1) 0. Lummer und E. Pringsheim, Ueber die Strahlung des schwarzen Körpers für 
lange WeUen. Verh. deutsche phys. Ges. 2. p. 163—180 (1900). 

2) M. Planck, Ueber eine Verbesserung der V7ie nschen Spectralgleichung. Verh. 
deutsche phys. Ges. 2. p. 202—204 (1900). 



Strahlung fester Körper. 121 



j«CA-5e AT ^ 



1— e AT 

Da c etwa den Werth 14500 hat, ist für Werthe AT < 3000 (ungefähr) 

c 

e AT so klein gegen 1, dass es vernachlässigt werden kann, die Gleichung 
also wird: c 

j^CA-^eTt, 

also Wiens Formel. Die Differenz zwischen Plancks und Wiens Glei- 
chung beträgt für AT = 4000 noch 2.6 7o, für AT = 3000 nur 0.8 7o, für 
AT = 2000 nur 0.07 V^. 

Ffli' sehr grosse Werthe von AT dagegen ist: 

1 1 AT 



_ c c 

1 _ e AT x'T 



. «-.m-hj 2.3. vat; ■^••* 



1.2AT 
In diesem Gebiet geht Plancks Formel über in: 



c c, 



J=^A*ATe AT = c,TA-4e AT, 
c ' ' 

also in Rayleighs Gleichung (XXV). 

Die Differenz beider Gleichungen ist für AT — 7300:0.10, für AT = 
730000:0.01. Der letztere Fall ist bisher nicht experimentell erreichbar, der 
erstere aber (z.B. A = 60|U, T — 1200^) lässt sich erreichen, und hier müsste 
Rayleighs Gleichung sich also angenähert bewähren. 

Zwischen diesen beiden Gebieten muss Plancks Formel sich der von 
Thiesen anschmiegen, und zwar zeigt die genauere Berechnung, dass das 
zwischen AT — 3000 und AT — 15000 der Fall ist. 

85« Für die Gleichung XXVI spricht nun eine ausgezeichnete Arbeit 
von Rubens und KurlbaumO- Sie führen Versuche mit den Reststrahlen 
des Fluorits (A— 24.0^ und 31.6^0 und denen des Steinsalzes (A — 51.2/u) 
ans, welche 6 verschieden geformten schwarzen Körpern entnommen und durch 
4 resp. 6 Reflexionen an Fluorit und Steinsalz ausgesondert wurden. Die 
Temperaturen gingen von — 188" C. bis h- 1500^ C. Mit den Beobachtungen 
werden verglichen die Formeln: von Wien (XXII), von Thiesen (XXIII), 
von Rayleigh (XXV), von Lummer und Jahnke (XXIV), von Planck 
(XXVI). Die folgende Tabelle enthält die Resultate für die Reststrahlen des 
Steinsalzes, welche am entschiedensten die Unbrauchbarkeit der Wien sehen 
Formel für sehr lange Wellen ergiebt. 



1) H. Rubens und P. Knrlbaum, Ueber die Emission laugwelliger W^ärme- 
HtraUen durch den schwarzen Körper bei verschiedenen Temperaturen. Berl. Ber. 1900. 
p. 929-941. 



122 



Kapitel II. 



?emp. C.o 

1 


Temp.abs. 


J beob. Wien 


Thiesen 


Kayleigh 


Lummer 
- 27 


Planck 


— 273 





^^ 


121.5 


44 


— 20 


23.8 


188 


85 


— 20.6 


— 107.5 


— 40 


~ 19 


— 24.5 


— 21.9 


80 


193 


11.8 


— 48.0 


— 21.5 


— 11.5 


13.5 


12.0 


+ 20 


293 




















+ 250 


523 


+ 31.0 


+ 63.5 


+ 40.5 


+ 28.5 


+ 31 


+ 30.4 


+ 500 


773 


+ 64.5 


+ 96 


+ 77 




[- 62.5 


+ 65.5 


+ 63.8 


+ 750 


1023 


+ 98.1 


+ 118 


+ 106 


- 


h 97 


+ 99 


+ 97.2 


+ 1000 


1273 


+ 132.0 


+ 132 


+ 132 


+ 132 


+ 132 


+ 132 


+ 1250 


1523 


+ 164.5 + 141 


+ 154 


+ 167 


+ 165.5 


+ 166 


+ 1500 


1773 


+ 196.8 


+ 147.5 


+ 175 


+ 202 


+ 198 


+ 200 


QO 


! 00 

1 


— 


+ 194 


+ 00 


+ 00 


+ ^ 


+ CO 



Die Rechnung ist so ausgeführt, dass bei lOOO^C. alle Formeln den 
gleichen Werth ergeben. Man sieht sofort, dass die Wiensche Gleichung ganz 
ungenügend ist. Bei niedrigen Temperaturen giebt sie viel zu grosse Werthe. 
Andererseits wird bei hohen Temperaturen bereits die Grenze der Intensität 
überschritten, welche nach Wien bei oo hoher Temperatur erreicht werden 
soll. Damit ist der Einwand, den Rayleigh gegen diese Gleichung gemacht, 
als berechtigt erwiesen, und man muss die Formel fallen lassen. Wegen ihrer 
grossen Einfachheit wird sie immerhin für kürzere Wellenlängen als Inter- 
polationsformel Werth behalten. Als sehr schlecht erweist sich ebenso die 
Gleichung von Thiesen. Bei weitem am besten passt die Planck sehe Formel, 
welche sich überall innerhalb der Versuchsfehler den Beobachtungen anschliesst. 

Gleiche Resultate ergeben sich auch für die Reststrahleu des Fluorits: 
Die Formel von Rayleigh passt für die Wellen vom Steinsalz vortrefflich; aber 
Lummer und Pringsheim fanden, dass sie für die kurzen Wellen unbrauch- 
bar sei; damit ist in üebereinstimmung, dass sie für Fluorit schon erheblichere 
Abweichungen ergiebt. Was endlich die Formel von Lummer und Jahnke 
betrifft, so zeigt sie bei den tiefsten Temperaturen ebenfalls Abweichungen, 
die grösser als die Beobachtungsfehler sind. Man wird sie daher auch fallen 
lassen müssen, zumal sie complicirter ist, als die von Planck. 

Auch ausgedehnte neue Messungen von P a sehe n^) bewiesen die Gültig- 
keit des Planck sehen Gtesetzes, während sie die Abweichungen von Wiens 
Formel im Gebiet A T > 3000 bestätigen. 

86. Planck 2j hat später seine Formel in etwas anderer Gestalt abge- 
leitet, indem er zwei neue Constanten einführt. Er schreibt: 



(XXVII) 



Uydv = 



Srchv' 



e kj' — 1 



wo Uy die räumliche Dichtigkeit der strahlenden Energie im Spectralbezii*k 



1) F. Paschen, Ueber das Strahlungsgesetz des schwarzen Körpers. Dnides Ann. 4. 
p. 277—298 (1901). 

2) M. Planck, Zur Theorie des Gesetzes der Energievertheilung im Normalspectnim. 
Verh. deutsche phys. Ges. 2. p. 237—245 (1900). Siehe auch Berl. Ber. 1901, p. 544—555. 



Strahlung fester Körper. 



123 



V bis v + iv bedeutet. Die Gleichung wird theoretisch begründet und gezeigt, 
dass die Constanten h und k Naturconstanten sind, welche mit den Grössen- 
dimensionen der Molekeln und mit der Grösse des Electrons zusammenhängen. 

87. Ein Ueberblick über den Zusammenhang aller aufgestellten Gesetze 
lässt sich in folgender Weise gewinnen: 

Allen gemeinsam ist die aus Wiens allgemeiner Theorie folgende Be- 
ziehung (siehe § 74, (4)). 

jr — y(AT). 

Nur die Function g? (A T) unterscheidet sich in den verschiedenen Strahlungs- 
gleichungen. Es ist: 



nach Wien 

„ Thiesen 

„ Rayleigh 

„ Lummer u. Jahnke 
„ Planck 



(^(AT) = c,e AT 



n 



n 



n 



J7 



=c,y;.Te AT 



c. 



= c,;iTe AT 
=.c.(;iT)^~''e' 



(AT)i 



C2 ■"" Am X 

„ = 4.5 Am T 

.-4AmT 

„ = 4.965 Am T 



e AT'— 1 

Die Formel von Lummer und Jahnke 
ist die einzige, welche rein empirisch aufgestellt 
ist. Da sie in ^ und v in gewissem Sinne zwei 
Constanten mehr besitzt, als die übrigen For- 
meln, will ihr guter Anschluss viel weniger 
besagen, als bei den anderen Gleichungen. 
Durch passende Wahl der Werthe (x und v 
lässt sie sich in jeden der anderen Ausdrücke 
überfahren; Lummer und Jahnke nehmen 
w^4, y = 1.3 an. 

Um eine ungefähre Vorstellung von dem 
Verlauf der Emission zu geben, diene Fig. 15, 
welche ein Stück der Energiecurven bei einigen 
Temperaturen nach den Beobachtungen von 
Lummer und Pringsheim enthält. 

Fassen wir noch einmal kurz zusammen, 
was über die Emission der festen Körper be- 
kannt ist, so ergiebt sich: 

a) Für die schwarzen Körper: 

1. Die Gesammtemission wächst nach dem 
Stef ansehen Gesetz proportional der vierten 
Potenz der absoluten Temperatur. 

2. Mit steigender Temperatur wächst die 



740 



130- 



120 




124 Kapitel IL 

Energie aller Wellenlängen, aber schneller für die kürzeren Wellenlängen, so dass 

das Maximum der Energiecurve sich nach kürzeren Wellenlängen verschiebt 

Und zwar ist 

A^T — Const 

^^ J„,T-5=Const 

4) Der Verlauf der Energiecurven ist noch nicht ganz sicher, wird aber 
durch eine der Gleichungen XXV oder XXVI sehr nahezu dargestellt. Die 
Gleichungen stimmen darin überein, dass bei jeder Temperatur J=0 wird 
für A -= und >l = oo, dass also bei jeder Temperatur alle Wellenlängen emittirt 
werden, wenn auch zum Theil unendlich schwach. Es scheint, dass mit ge- 
steigerter Temperatur die Intensität jeder Wellenlänge unbegrenzt wächst 

b) Für nicht schwarze Körper: 

1. Die Gesammtemission wächst mit einer Potenz a der absoluten Tempe- 
ratur, welche im Allgemeinen grösser als 4 zu sein scheint, und von der Natur 
des emittirenden Körpers abhängt. 

2. Mit steigender Temperatur verschiebt sich das Energiemaximum nach 

kürzeren Wellen, so dass 

AmT = Const, und 

^^ J„,T« + ^ — Const 

4) Die Energiecurve scheint im Allgemeinen denselben Verlauf zu haben, 
wie die der schwarzen Körper; wenigstens hat sich das für die von Paschen 
untersuchten Substanzen: Platin, Eisenoxyd, Kupferoxyd, Russ, Kohle und für 
das von Lummer und Pringsheim untersuchte Platin ergeben. Bei Kör- 
pern mit selectivem .Reflexions vermögen werden sich wohl Abweichungen 
ergeben. 1) 

Die Energie der Körper ist immer kleiner, als die des schwarzen Kör- 
pers, nähert sich aber letzterer desto mehr, je höher die Temperatur und je 
kürzer die Wellenlänge ist. 

88. In Bezug auf die Strahlung schwarzer Körper sind noch einige 
Arbeiten zu erwähnen, welche ich bisher übergangen habe, da sie zur Lösung 
der Frage nichts beigetragen haben. Reid^) hat eine hübsche Methode er- 
sonnen, um die Verschiebung des Energiemaximums mit der Temperatur zu con- 
statiren, zu einer Zeit, wo diese Verschiebung nach den widersprechenden 
Resultaten von Jacques und Langley noch nicht gesichert erschien. Er 
setzt in das Spectrum eines Platinstreifs an zwei Stellen zwei entgegengeschaltete 
Bolometer, so dass sie zusammen das Galvanometer nicht ablenken. Sobald er 
dann den Strom im Platinstreifen stärkt oder schwächt, überwiegt der Aus- 

1) Von W. H. Julius ist das Emissionsspeetnim des Diamants bei 400^ gemessen worden. 
Er meint, auch nach Correction der Curve für die Absorptionsbanden der Kohlensäure und des 
Wasserdampfes der Zimmerluft, behalte die Curve Maxima und Minima. Das entspreche der 
selectiven Absorption des Diamants. Over het gebruik van den radiomicrometer voor het 
onderzoek van het warmtespectrum. Handelingen van het vyfde Nederl. Nat- en Geneesk. 
Congres 1895. 

2) H. F. Eeid, Prelimiuary note on the radiation of incandescent platinum. Astrophys. 
J. 2. p. 160—161 (1895). 



Strahlung fester Körper. 125 

schlag des Bolometers, das sich bei kürzeren oder längeren Wellenlängen be- 
findet, nnd zeigt dadurch das ungleiche Wachsen der Intensitäten, d. h. das 
Wandern des Maximums. Reid schliesst seine Notiz mit der Bemerkung, dass 
er die Versuche mit einem „theoretisch schwarzen Körper" fortsetzen wolle. 
Es scheint^ dass er auch unabhängig auf die Idee eines geschlossenen Hohl- 
raumes gekommen ist, obgleich er hier nicht sagt, was er unter dem schwarzen 
Körper vei-steht und auch nichts weiter darüber veröffentlicht hat. Aber 
Mendenhall und SaundersO fuhren dann Versuche mit einem Hohlraum 
aus, der, wie sie sagen, nach dem Princip von Reid hergestellt sei. Sie finden 
eine starke Verschiebung des Maximums von bfi in bei 204^ bis 2,16^ bei 
1130^ Ebenso finden sie, dass die Gesammtstrahlung etwa dem Stefanschen 
Gesetz gehorcht. Endlich hat Saunders^) allein noch Messungen ausgeführt, 
wobei seine Energiecurven mit denen von Paschen, also dem Wien sehen 
Gesetz, übereinstimmen. Bei — 90" findet er das Maximum bei 10 jm. 

Nutting^) sucht auf rein mathematischem Wege ein Strahlungsgesetz 
aufzustellen, und zwar nicht nur für feste Körper, sondern auch für Gase. 

Auch Goldhammer*) macht mathematische Betrachtungen über die 
mögliche Form der Strahlungsgleichung. 

DRITTER ABSCHNITT. 
Energievertheilung, Temperaturmessung. 

89. Ueber die Vertheilung der Energie oder Helligkeit in den Spectren 
verschiedener Lichtquellen liegen noch zahlreiche Untersuchungen vor, die aber 
wohl meistens von recht beschränkter Bedeutung sind. Ich will mich damit 
begnügen, sie hier in zeitlicher Reihenfolge zusammenzustellen uiid ihren In- 
halt kurz anzugeben. 

Es kann zweifelhaft erscheinen, ob man berechtigt sei, hier auch Kerzen, 
Oellampen und dergl. zu besprechen ; aber es ist sehr wahrscheinlich, dass ihr 
Licht hauptsächlich von den glühenden Kohletheilchen in ihnen herrührt, so 
dass wir es auch hier mit der Strahlung fester Körper zu thun haben. Für 
die Bogenlampe ist das selbstverständlich, hier liefert der positive Krater das 
Hauptlicht, der Bogen selbst verschwindet dagegen. Enthält doch nach Abney 
und Festing^) der Bogen im Grün, wo eine Hauptbande liegt, nur 0,42 <>/o vom 
Licht des positiven Kraters, bei 4200 etwa 2"/o. 

t) C. E. Mendenhall and F. A. Sannders, Preliminary note on the energy spectrnm 
of a black body. Johns Hopkins Univ. Circ. 16. p. 47 (1897), auch Phil. Mag. (5) 44. p. 136 
(1897). The energy of an absolutely black body. Johns Hopkins Univ. Circ. 16. Nr. 135. 
p. 55 (1898). 

2) F. A. Sannders, Note on the energy spectram of a black body. Johns Hopkins 
üniY. Circ. 18. Nr. 140. p. 58 (1899). 

3) P. G. NnttingJ The complete emission fanctiou. Astrophys. J. 12. p. 208—214 (1900). 

4) D. A. Goldhammer, Ueber die Spectralgleichnng des blanken Platins. Drudes Ann. 
4. p. 828—833 (1901). 

5) W. de W. Abney and Festing, Colour photometry. Phil. Trans. 177. 11. p. 423— 
456 (1886). 



126 



Kapitel II. 



Crova*) misst mit der Thermosäule die Intensität im Sonnenspectrum, 
und vergleicht dann photometrisch mit der Sonne das electrische Licht^ das 
Drummondsche Ealklicht nnd die Moderateurlampe. Indem er die Intensität 
im Soth gleich 1000 setzt, findet er folgende Zahlen: 



A ... 


676 /M^ 


605 


560 


523 


486 


459 


Sonne . . 


1000 


820 


760 


670 


540 


~460" 


El. Licht 


1000 


707 


597 


506 


507 


228 


KalkUcht 


1000 


573 


490 


299 


168 


73 


Lampe . 


1000 


442 


296 


166 


80 


27 



Während diese Zahlen sich auf ein prismatisches Spectrum beziehen, 
giebt Mouton^) Messungen im normalen Spectrum der Sonne und der Bour- 
bouze-Lampe, ausgeführt mit der Thermosäule; die grösste [Intensität ist in 
beiden Fällen gleich 100 gesetzt: 



A . . 


396 /w^ 431 


486 


526 

96 
7.2 


550 


560 
100 

930^ 
36.2 


570 


589 

98 
12.5 


655 

88 
20.1 


686 
81 


760 


800 


Sonne. 
Platin. 


30 


66 
3 


87 
5 


99.6 


99.5 


69 
31.4 


60 


A . . 


S20 fAfi 


840 
48.3 


850 
47.7 


800 " 
49 


900 

46.5 
47.1 


985 
22.8 


T050~ 
32 


1080 ' 
35.5 


1150 

24.8 
73.9 


1230 
18^2" 


1260 


Sonne . 
Platin. 


55.3 


18 


A . . 


iSObfifil 1400 


1480 


1500 


1530 


1550 


1610 


1650 


1750 


1850 


1980 


2140 


Sonne . 
Platin . 


20.7 
89.6 


12.9 
96.2 


7.6 
99.3 


8 
99.7 


9.2 
100 


10.7 
99.7 


13 
97.5 


12 
95 


9 
84.9 


5.6 
75.1 




60.7 

1 



40.8 



Das Energiemaximum der Sonne liegt danach bei 5600 ; es kommen ausser- 
dem vier Absorptionsstreifen in ihrem Spectrum zum Ausdruck. 

O.E. Meyer 3) vergleicht photometrisch die Helligkeit von Gaslicht, 
Tageslicht, electrischem Licht, Sonnenlicht für verschiedene Spectralregionen- 

W. H. Pickering*) misst photometrisch die Helligkeit verschiedener 
Lichtquellen im Spectrum bei C, D, b und zwischen F und G. Die Helligkeit 
im Gelb wird gleich 100 gesetzt:. 



1 Roth 

1 


Gelb 


Grün 


Violet 


Kalklicht .... 


59 


100 


113 


285 


Gaslicht . . 








84 


100 


103 


125 


Normalkerze . 








73 


100 


104 


134 


Magnesium 








50 


100 


223 


1129 


Electr. Licht . 








61 


100 


121 


735 


Mondlicht . 








87 


100 


115 


363 


Sonne . . 








45 


100 


250 


2971 



1) A. Crova, Etnde spectrometrique de quelques sources Inmineuses. C. R. 87. p. 322 — 

^25 (1878). 

2) L. Mouton, Spectre calorifique normal du soleil et de la lampe ä platine incandes- 
cent (Bourbouze). C. R. 89. p. 295—298 (1879). 

3) 0. E. Meyer, Ueber die Farbe des electrischen und Gaslichtes. Carl, Zs. f. ange- 
wandte Electr.-Lehre L p. 320—327 (1879). 

4) W. H. Pickering, Photometrie researches. Proc. Americ. Acad. 15. p. 236 -250 (1880). 



Strahlung fester Körper. 



127 



H. C. Vogel») vergleicht photometrisch die Helligkeit verschiedener 
Sterne mit Petrolenmlicht, dann auch letzteres mit Sonne und electrischem Licht: 





663^ 


600 


555 


517 


486 


464 


444 


426 


Petrol. : Sonne . . 


282 


175 


100 


52 


27 


18 


11 


10 


Petrol. : El. Licht . 


190 


149 


100 


46 


43 


32 


25 


20 



Im Gitterspectrum mit Thermosäule messen Desains und Curie') die 
Energie der Bourbouze-Lampe und von Kupferblech bei 300^ C. und 150^ C. 
zwischen 0.6 und 7 /u. Die Zahlen sind schon pag. 92 angeführt. 

Crova und Lagard e^) messen die Helligkeit im prismatischen Spectrum 
der Sonne und der Carcel-Lampe. In ersterem finden sie das Maximum bei 564, 
in letzterem bei 592. 

Langley^) beobachtet mit Bolometer und Steinsalzprisma von 60^ die 
Energievertheilung im Spectrum der Sonne und des Eohlebogens. Die folgende 
Tabelle enthält in der ersten Spalte die Ablenkungen der Strahlen, aus denen 
sich die Wellenlängen berechnen lassen, in der zweiten die Wellenlängen nach 
Langley, (10,4^ ist nicht richtig), in der dritten und vierten die Energieen 
für Sonne und Bogen, in der fünften die berechnete Energie der Sonne, falls 
keine Absorption in der Erdatmosphäre vorhanden wäre, in der letzten Spalte 
das Verhältniss der corrigirten Sonnenstrahlung zu der des Bogens. 



Ablenkung X in (ui 



43« 53' 
43* 17' 
41» 54' 
41« 05' 
40^ 45' 
40<> 27' 
40<> 05' 
39® 54' 
39» 20' 
39<> 00' 
38» 45' 
38» 00' 



0.373 
0.398 
0.489 
0.587 
0.663 
0.749 
0.96 
1.13 
2.87 
4.3 
5.6 
10.4 



Sonne 

7.5 

11.5 

33.5 

104.0 

204.0 

432.0 

1073.0 

1783.0 

1905.0 

521.0 

75.0 

19.5 



Electr. Lampe Sonne korr. j Sonne : Lampe 



1.8 


84 


26.0 


15 


38 


21.8 


5.3 


60 


14.4 


10.5 


115 


11.1 


22.0 


204 


10.0 


43.5 


450 


9.1 


215.0 


1763 


8.2 


459.0 


3534 


7.7 


882.0 


5645 


6.4 


235.0 


1363 


5.8 


175.0 


832 


5.3 


39.0 


156 


4.0 



Nichols und Franklin^) fuhren eine photometrische Messung der 
Helligkeit in 10 Spectralregionen durch, indem sie mit einer 16 kerzigen Gltih- 

1)H. C.Vogel, Resultate spectralphotometrischer Untersuchungen. Berl. Ber. 1880. 
p. 801—811. 

2) P. Desains et P. Curie, Recherches sur la determination des longueurs d'onde des 
rayons calorifiques a basse temperature. C. R. 90. p. 1506 — 1509 (1880). 

3) A. Crova et Lagarde, Determination du pouvoir eclairant des radiations simples. 
C. R. 98. p. 959—961 (1881), J. de phys. (2) 1. p. 162—169 (1S82). 

4) S. P. Langley, The temperature of the moon. Americ. J. (3) 88. p. 421—440 (1889), 
auch Phil. Mag. (5) 29. p. 31 — 54 (1890). Ueber die Energievertheilung im prismatischen und 
normalen Sonnenspectrum liegen noch zahlreiche Angaben von Langley vor, siehe z. B. Ajin. 
chim. et phys. (5) 26. p. 211—219 (1SS2); Amer. J. (3) 25. p. 169—196 (1SS5); Amer. J. (3) 86. 
p. 397—410 (1888). 

5) E.L. Nichols and W.S.Franklin, Spectro-photometric comparisou of sources of 
artificial illumination. Amer. J. (3) 88. p. 100—114 (1SS9). 



128 Kapitel II. 

lampe yergleichen: Ealklicht, Bogenlicht, Sonnenlicht und Tageslicht, endlich 
Glühlampen verschiedener Helligkeit 

Dann messen Nichols und SnowO die Intensitäten von glühendem 
PJatin und Zinkoxyd bei verschiedenen Temperaturen zwischen 650 <» (und 
1000^ C); bei Zinkoxyd wächst von etwa 800^ die Intensität der kürzeren 
Wellen relativ viel stärker, was als eine Art von Phosphorescenz be- 
zeichnet wird. 

In demselben Jahre vergleicht Rogers*) die Helligkeit des Magnesium - 
lichtes mit der der Argandlampe ; von der Wellenlänge 670 ju^ bis 450 wächst 
das Verhältniss von 0,53 bis 8,77, ein Zeichen, wie verhältnissmässig reich das 
Magnesiumlicht an kurzen Wellenlängen ist. Auch er schliesst daraus auf 
Phosphorescenz. 

Femer untersuchen Nichols und Crehore^) die Emission des Kalk- 
lichtes und glauben es auch hier nicht mit reiner Wärmestrahlung zu thun 
zu haben, üeber diese Frage, und im Zusammenhang damit über die Emission 
des Brenners von Auer von Welsbach siehe das nächste Kapitel. 

Frl. Köttgen^) hat verschiedene Gas- und Oellampen, Auersches Gas- 
glühlicht, Zirkonlicht, Tages- und Sonnenlicht photometrisch verglichen. 

Frank V er y 5) macht Versuche mit Steinsalz und Glas. Gaud«) ver- 
gleicht Bogen- und Glühlampenlicht mit der Sonne. 

90. "0 Da die Strahlung eines festen Körpers von seiner Temperatur 
abhängt, lag der Versuch nahe, letztere aus der Messung der Strahlung zu 
ermitteln. Man könnte dabei an vier verschiedene Methoden denken: 1, Kann 
man die Gesammtenergie messen. 2. Kann man die Energie einer beschränkten 
Spectralregion mit Thermosäule und Photometer messen. 3. Da das Energie- 
maximum mit der Temperatur wandert, kann seine Lage die Temperatur 
angeben. 4. Man kann das Verhältniss der Intensitäten zweier beliebiger 
Spectralstellen, welches sich wegen Verschiebung des Maximums ändert, be- 
nutzen. Crova^) denkt noch an eine fünfte Methode, nämlich die ßeobach- 

1) E. L. Nichols and B.W. Snow, On the character of the light emitted by incan- 
descent zinc oxide. Phil. Mag. (5) 88. p. 19 -28 (1882). 

2) F. J. Rogers, Magnesium as a source of light. Amer. J. (3) 48. p. 301—804 (1892). 

3) E. L. Nichols and Mary L. Crehore Studies of the lime light. Phys. Review 2. 
p. 36r— 169 (1894). 

4) E. Köttgen, Untersuchung der spectralen Zusammensetzung verschiedener Licht- 
queUen. Wiedem. Ann. 48. p. 793—811 (1894). 

5) Frank W. Ve-ry, The probable ränge of temperature on the moon. Astrophys, J. 8. 
p. 199—217 (1898). 

6) F. Gaud, Sur la spectrophotometrie des lumi^res ^lectriques. C. R. 129. p. 759— 
760 (1899). 

7) Die optische Temperaturmessung wird auch besprochen in dem Buche: H. LeCha- 
telier et 0. ßondouard, Mesure des temp6ratures 61ev6es. Paris 1900, bei Carr6 et Naud. 
Siehe p. 154—180. 

8) A. Crova, Etüde de l'^nergie des radiations 6mises par les sources calorifiques et 
lumineuses. J. d. Phys. 7. p. 357—363 (1878). Siehe auch E. L. Nichols, Amer. J. (3) 19. p. 42 
—49 (1880). 



Strahlung fester KOrper. 129 

tung der kürzesten vom Körper emittirten Wellenlänge. Diese Methode würde 
gewiss die bequemste sein, aber sie scheint mir vollkommen unbrauchbar, da 
ihre Ergebnisse von der Lichtstärke nicht nur des Spectralapparates, sondern 
auch von der der Lichtquelle abhängen. Ein Ende des Spectrums existirt 
theoretisch ja überhaupt nicht ; practisch existirt es und hängt ab vom Emis- 
sionsvermögen des betr. Körpers. Man kann freilich sagen, dass bei hohen 
Temperaturen, auf welche aliein es hier ankommt, die Unterschiede aller 
Körper klein werden; allein hier handelt es sich um die absolute Helligkeit, 
man wird für denselben Glühkörper verschiedene Werthe erhalten, wenn man 
mit dem Spectroscop nahe heran geht oder sein Licht durch eine Linse con- 
centrirt, oder wenn man in einigen Metern Entfernung bleibt. 

Neuerdings hat HempeP) diese Methode ausprobirt und glaubt sie 
empfehlen zu sollen. Ich will auf die Arbeit, die mir zahlreiche falsche Vor- 
stellungen zu enthalten scheint, nicht näher eingehen. 

Die erste Methode ist naturgemäss am frühesten benutzt worden ; sie wäre 
einwandsfrei und sehr empfindlich für schwarze Körper, bei welchen wir den Zu- 
sammenhang zwischen G^ammtemission und Temperatur durch das St ef ansehe 
Gesetz kennen. Für andere Körper muss sie zu mehr oder weniger richtigen 
Resultaten fahren. Auf dieser Methode beruhen alle älteren Bestimmungen 
der Sonnentemperatur. Auch die Messungen von Rossetti*} und anderen 
wären hier zu nennen. 

Nach der zweiten Methode haben E. BecquereP) und Vi oll e^) zu 
messen versucht. Dasselbe thut Chatelier^), indem er rothes Licht benutzt. 
Für Eisenoxyd stellt er eine Gleichung auf, die die Intensität des rothen 
Lichtes als Function der Temperatur angiebt. Nach dieser Gleichung bestimmt 
er dann z. B. die Temperatur der Glühlampen zu 1 800 ^ C, des Bogens zu 
4100®, der Sonne zu 7600 0, verschiedener in der Technik gebrauchter Oefen 
u. 8. w. Nach dem, was wir jetzt über die Emission fester Körper wissen, ist 
offenbar auch diese Methode nicht ohne Weiteres richtig, da die Intensität ver- 
schiedener Körper verschieden schnell wächst. Nur für schwarze Körper wäre 
die Methode einwandsfrei und sehr genau wegen des schnellen Wachsens der 
Intensität einer Wellenlänge, auch sehr bequem, weil man eben nur für eine 
Stelle des Spectrums Messungen auszuführen hat Da wir aber gesehen haben, 
dass für hohe Temperatur und kurze Wellenlängen sich alle Körper dem 



1) W. Hempel, Ueber Messung hoher Temperaturen mittels des Spectralapparates. 
Zb. f. angewandte Chem. 14, p. 237—242 (1901). 

2) VergL Bd. L § 183, 186, 152; diesen Bd, § 51. 
8) Siehe diesen Bd. § 51. 

4) Siehe diesen Bd. § 60. 

5) H. Le Chatelier, Sur la mesure optique des temperatures elevees. C. R. 114. p. 214 
—216 (1892). J. de Phys. (3) 1. p. 185—205 (1892). Sur les temperatures developp^es dans les 
foyen indiwtriels. C. R. 114. p. 470—473 (1892). Sur la teraperature du soleil. C. R. 114. 
p. 737—739 (1892). Siehe auch diesen Band § 60. 

Kay aar, Speotroacopie. II. 9 



130 Kapitel II. 

schwarzen stark nähern, so wird für technische Zwecke, wo es ja auf 100* 
nicht ankommt, die Methode recht brauchbar sein. Nur müsste man ein mehr 
homogenes schmaleres Stück des Spectrums benutzen, als es Le Chatelier 
durch seine Gläser ausschneidet. 

Dieselbe Methode, in der practischen Ausführung freilich wesentlich ver- 
bessert, wenden Holborn und Kurlbaum^) an. Sie scheint in dieser Form 
ausserordentlich geeignet für technische Zwecke. Nebenbei sei bemerkt, dass 
die Verfasser die Temperatur einer Glühlampe bei normalem Brennen zu 1850* 
bis 2000 ö bestimmen, während zwischen 2800 ^ und 2900 o ein Durchbrennen 
des Kohlefadens eintritt. 

Die vierte Methode hat Crova*) zu verwenden gesucht, wobei er das 
Emissionsgesetz von Dulong und Petit oder von Becquerel zu Grunde 
legt. Practisch verfahrt er so, dass er für die zu untersuchende Lichtquelle 
und eine Normalquelle die Helligkeit im Roth gleich macht, dann photometrisch 
das Verhältniss der Helligkeiten im Grün oder einer anderen Farbe bestimmt. 
So findet er 3) z. B., dass wenn man die Helligkeit bei der Wellenlänge 676 
für Sonne, electrisches Licht, Kalklicht, Moderateurlampe gleich gross macht 
und 1000 nennt, die Helligkeiten bei ;i= 459 /u^u sind: 460, 228, 73, 27. 
Crova erhält so folgende Bestimmungen: Platin rothglühend 524^0., weiss- 
glühend 810» C, Moderateurlampe mit Colzaöl 1000« C, Stearinlicht 1162o C, 
Gasflamme 1373 0C., Kalklicht ISOö^C., electrisches Licht 3060 <> C, Sonne 
4049 <> C. Wie man erkennt, sind alle Temperaturen erheblich zu niedrig 
ausgefallen. 

Später modificirt ('rova^) die Methode in folgender Weise: denkt man 
sich zwei Lichtquellen von verschiedener Temperatur in solche Entfernungen 
gerückt, dass sie gleich hell erscheinen, z. B. eine Bogenlampe und eine Oel- 
flamme, und breitet beide Strahlenbündel zu Spectren aus, so wird das Spec- 
trum der electrischen Lampe im Blau stärker sein, also im Roth schwächer, 
als das der Oelflamme. Es muss also eine Wellenlänge geben, wo beide Spectren 
gleich hell sind, und deren Lage giebt dann das Verhältniss der Temperaturen. 

91. Die dritte Methode ist zwar weniger empfindlich, als die vorigen, 
weil die Verschiebung des Maximums mit der Temperatur nur langsam erfolgt. 



1) L. Holborii und F. Kurlbaum, Ueber ein optisches Pyrometer. Berl. Ber. 19(H. 
p. 712— 719. 

2) A. Crova, Etüde spectrom^trique de quelques sources lumineuses. C. R. 87. p. 322 — 
325 (1878). Snr la mesure spectrometrique des hautes temperatures. C. R. 87. p. 979—981 
(1878). Etüde de l'önergie des radiations 6mises par les sources calorifiques et lumineuses. 
J. de phys. 7. p. 357 — 363 (1878). Mesure spectrometrique des hautes temperatures. J. de 
phys. 9. p. 106— 19S (1S79), C. R. 90. p. 252—254 (18S0). Ann. chim. et phys. (5) 19. p. 472— 
550 (1880). 

3) CR. 87. p. 322— 325 (1878). 

4) A. Crova, Comparaison photometrique des sources lumineuses de teintes difförentes. 
C. R. 98. p. 512— 513 (1881). Siehe auch: Sur la Photometrie solaire. CR. 96. p. 1271 — 
1273 (1882). 



Strahlung fester Körper. 131 

aber sie ist die zuverlässigste, weil die Lage des Maximums viel weniger von 
der Natur des emittirenden Körpers abzuhängen scheint, als die Quantität 
der emittirten Strahlen. Die Methode ist wohl zuerst von W. Michelson*) 
angewandt worden. Wie wir sahen (§ 59), ergab seine Theorie i mar VT = Const 
Er verwendet dies falsche Resultat, um aus L an gl eys') Beobachtungen über 
die Lage des Maximums der Sonne und des Kupfers bei verschiedenen Tempe- 
raturen die Constante und die Temperatur der Sonne zu berechnen. Es er- 
giebt sich für die Sonne 40000 <> C. Rubens 3) leitet f&lschlich aus L angle ys 
Zahlen das Gesetz Jlmaxl/T«« Const. ab. Ebert^) berechnet dann aus diesem 
„Eubensschen Gesetz" in Verbindung mit einer erstaunlichen Begründung da- 
für, dass die Sonne wie ein schwarzer Körper strahle, ihre Temperatur eben- 
falls zu 40000 C. 

Der Erste, der hier sachgemäss vorgegangen ist, ist wieder Pasch en^). Die 
Gleichung /m T = Const ergiebt sich zwar aus dem Strahlungsgesetz sowohl von 
Kövesligethy als von Weber, aber da beide Gesetze im übrigen falsch sind, 
war natürlich nicht zu ersehen, ob dies Resultat richtig sei. Dann hatte 
Wien dasselbe Gesetz theoretisch wohl begründet, und Paschen fand es 
experimentell für eine Anzahl von Körpern sehr nahe richtig. Die Constante 

ergiebt sich aus der Strahlungsgleichung von Paschen zu: Const — ——.Die 

cc 

Wellenlänge des Maximums lässt sich nach der § 70 besprochenen Methode 
recht genau bestimmen. 

Paschen setzt nach seinen Beobachtungen A m T = 2700 ; indem er dann 
für das Sonnenspectrum nach Langleysr Curven das Maximum bei 0,5 ^u an- 
nimmt, erhält er für die Temperatur der Sonne 5130^ C. Da sich später für 
den schwarzen Körper c.,= 14500, a = 5 ergiebt, so würde man die Constante 
zu 2900 erhalten und die Sonnentemperatur 5530 ^ C. 

Lummer und Pringsheim^) wenden dieselbe Methode an, und führen 
die Betrachtungen noch etwas weiter aus. Sie erhalten bei dem schwarzen 
Körper für A^T das Product 2940. Um die Temperatur irgend einer Licht- 
quelle genau zu erhalten, braucht man ihre Strahlung nur in die eines schwarzen 
Körpers zu verwandeln, indem man die Quellenach dem Vorschlag von Paschen 



1) W. Michelson, J. dephys, (2) 6. p. 467— 479 (1887). Kurz darauf weiÄ auch Lord 
Rajleigh auf diese Methode hin: On the character of the complete radiation at a ^iven tem- 
perature. Phil. Mag. (5) 27. p. 460—469 (1889). 

2) S. P.Langley, Americ. J. (3) 81. p. 1— 12 (1886). 

3) H.Rubens, Wiedem. Ann. 58. p. 267— 286 (1894), siehe p. 284. 

4) H.Eber t, On the electromagnetic nature of the solar radiation and on a new de- 
termination of the temperature of the sun. Astrophys. J. 2. p. 55—57 (1895). 

5) F. Paschen, Ueber Gesetzmässigkeiten in den Spectren fester Körper und über eine 
neue Bestimmung der Sonnentemperatur. Göttinger Nachr. 1895. Auch Astrophys. J. 2. p. 202 
—211 (1895). 

6) 0. Lummer und E. P rings h,e im, Temperaturbestimmuug fester glühender Körper. 
Verh. deutsche phys. Ges. 1. p. 230— 235 (1S99). 

9* 



132 



Kapitel II. 



in die Mitte einer spiegelnden Halbkugel setzt. Aber auch ohne das wird die 
Strahlung vieler Lichtquellen nahezu wie die eines schwarzen Körpers sein, 
oder wenigstens zwischen solcher Strahlung und der des Platins liegen. Das 
wird für alle Lichtquellen gelten, deren Energiecurven ihrer Gestalt nach sich 
nicht erheblich von der des schwarzen Körpers unterscheiden. Für blankes 
Platin finden Lummer und Pringsheim das Product 2630, so dassfurdie 
Temperatur die Grenzgleichungen gegeben sind : 

A^T — 2940 und AinT = 2630. 

B'ür eine Reihe von Lichtquellen finden die Verfasser die Energiecurve 
ähnlich der des schwarzen Körpers und berechnen danach folgende Tabelle : 





Amax 


Tmax 

i 


i Tmin 


Bogenlampe 


0.7 


4200» abs. 


3750« abs 


Nemstlampe . 


1.2 


2450 


2200 


Aaerlampe . . 


1.2 


2450 


2200 


Glühlampe . . 


1.4 


2100 


1875 


Kerze . . . 


1.5 


1960 


1750 


Argandlampe . 


1.55 


1900 


1700 



Für die Sonne würden sich, wenn man das Maximum bei 0,5 annimmt, 
die Grenzen 5880 <^ und 5260 <^ abs. ergeben; doch ist noch nicht nachgewiesen, 
dass ihre Energiecurve denselben Gesetzen folgt, wie die obiger Strahler. 

Auch ohne die Lage des Maximums selbst zu beobachten, kann man aus 
der Bestimmung einiger isochromatischer Curven die Temperatur ermitteln. 
Dabei ist dann wegen ihrer grossen Empfindlichkeit die photometrische Methode 
sehr zweckmässig; für die kurzen sichtbaren Wellenlängen und alle erreich- 
baren Temperaturen ist es ganz gleichgültig, ob man das Wiensche oder das 
Planck sehe Strahlungsgesetz zu Grunde legt, da AT unter 3000 bleibt In 
dieser Weise hat zuerst Wann er*) die Temperatur des Kohlebogens zu 3600^ 
bis 3800 ^> ermittelt, die des Zircons im Sauerstoff-Leuchtgasgebläse zu 2360 ». 
Später benutzen Lummer und Pringsheim*) dieselbe Methode für eine 
Glühlampe mit starkem Faden und finden bei verschiedenen Stromstärken fol- 
gende absolute Temperaturen: 



Stromstärke in Amp. 
Temperatur . . . 



9.46 
1769 



12.87 
2037 



15.12 
2190 



92. Während bisher die emittirte Energie als in willkürlichem !Maass 
gemessen vorausgesetzt wurde, wird es sich empfehlen, noch mit einigen Worten 
auf die absolute Grösse derselben einzugehen. Man pflegt sie auszudrücken 

1) H. Wann er, Photometrische Messungen der Strahlung schwarzer Körper. Drudes 
Ann. 2. p. 141—157 (1900). 

2) 0. Lummer und E. Pringsheim, Temperaturbestimmimg hocherhitzter Körper 
(Glühlampe etc.) auf bolometrischem und photometrischem Wege. Verh. deutsche phys. Ges. S. 
p. 36—46 (1901), 



Strahlung fester Körper. 



133 



entweder durch den Werth a des 8 tef ansehen Strahlungsgesetzes, oder durch 
Sjoo — S„ d. h. durch die Wärmemenge in Calorien, welche ein schwarzer Kör- 
per yon 1 cm* Oberfläche bei 0^ von einem solchen bei 100^ in der Secunde 
erhält Aus den Versuchen von D u 1 o n g und Petit hat F e r r e P) diese Grösse 
berechnet. Lehnebach*) hat sie für blankes und berusstes Glas bestimmt, 
falschlich für beide den gleichen Werth erhalten; aus den Versuchen von Kundt 
und Warburg^), ebenso aus denen von Graetz 4) mit sich abkühlenden Thermo- 
metern lässt sich die Grösse berechnen. Christiansen^) hat sie mit einer 
berossten Kupferplatte bestimmt. Wohl ^ie genauesten Bestimmungen verdanken 
wir Kurlb a um 6); sie beziehen sich auf den schwarzen Körper. 

Ich will die Methoden nicht weiter auseinander setzen, sondern mich damit 
begnügen, die Zahlen "') anzugeben. 



Beobachter 




^100 "ü 


CJ.10»2 


Dnlong n. Petit . 
Kundt u. Warburg 

Graetz 

Christiansen . . . 
Knrlbanm .... 


0.015 

0.014 

0.0150 

0.0167 

0.0176 

— Calorien 


1.08 
1.01 
1.08 
1.21 
1.28 


nii <1p.r ZaViIpti is 


t. g 





cm' sec. 

93. Die Emission eines beliebigen Körpers lässt sich berechnen aus seiner 
Absorption und der Emission des schwarzen Körpers; umgekehrt lässt sich auf die 
Emission aus der Absorption schliessen. Die absorbirte Menge aber ist für undurch- 
sichtige Körper complementär zur reflectirten Menge (§ 26). Es würde daher sehr 
wichtig sein, wenn über das Reflexionsvermögen der Körper bei verschiedenen 
Temperaturen und für verschiedene Wellenlängen eingehende Untersuchungen 
gemacht würden. Bisher liegen solche nicht vor, sondern nur einige wenige 
Xotizen. Nichols') bemerkt, dass bei undurchsichtigen Körpern im AUge- 



1) W.Ferrel, The law of thermal radiation. Americ. J. (3) 88. p. 3—29 (1889). 

2) A. Lehnebach, ßestimmnng des Emissionsvermögens schwarzer Körper mittelst der 
Eiscalorimetrischen Methode. Po^g. Ann. 151. p. 96—108 (1874). 

3) A. Enndt und E. Warhurg, üeber Reibung und Wärmeleitung verdünnter Gase. 
Pogg. Ann. 166. p. 177-211 (1875), siehe p. 207. 

4) L. Graetz, Ueber das Gesetz der Wärmestrahlung und das absolute Emissionsver- 
mögen des Glases. Wiedem.Ann.il. p. 913— 930 (1880). 

5) C. Christiansen, Absolute Bestimmung des Emissions- und Absorptionsvermögens 
ftr Wärme. Wiedem. Ann. 19. p. 267—283 (1883). 

6) F. Kur 1 bäum, Ueber eine Methode zur Bestimmung der Strahlung in absolutem 
Maass und die Strahlung des schwarzen Körpers zwischen und 100 Grad. Wiedem. Ann. 65. 
p. 74^—760 (1898). Siehe auch Wiedem. Ann. 51. p. 591 - 592 (1894). 

7) Auf Grund der Zahl von Kurlbaum, "des Stefanschen Gesetzes und des Werthes 
der Sol&rconstante nach Langley resp. Ängström berechnet Warburg die Temper|itur der 
Sonne tjx 6249 resp. 6737» C. Verhdl. deutsche phys. Ges. 1. p. 269—271 (1899). 

7) E. L. Nichols, Upon an optical method for the measurement of higli temperatures. 
Americ J. (3) 19. p. 42—49 (1880). 



134 Kapitel II. 

meinen die Absorption mit der Temperatur wachsen müsse, da mit ihr die 
Brechung abnehme und daher auch die Reflexion. Für Körper mit metallischer 
Reflexion gelte das nicht. Er bestimmt dann durch einen freilich nicht sehr 
sicheren Versuch das Absorptionsvermögen des Platins bei 1650^ zu 0,7597, 
während de la Provostaye und Desains für kaltes Platin 0,323 fanden. 
Also auch hier zeigt sich sehr starke Zunahme mit der Temperatur, d.h. 
das Platin nähert sich dem schwarzen Körper auch in Bezug auf Absorption- 

Nach den Emissionsversuchen wächst die Gesammtstrahlung von Platin 
nach der 5,4 ten (Paschen) oder ^en (Lummer) Potenz der absoluten 
Temperatur. Daraus würde folgen, dass das Absorptionsvermögen nach der 
1,4 ten resp. Iten Potenz von T wachsen muss. Dem entsprechen obige Zahlen 
freilich gar nicht. 

Ferner haben Nichols und Snow^) für verschiedene Substanzen, die 
auf einem electrisch zu erhitzenden Platinblech aufgetragen waren, das 
Reflexionsvermögen gemessen. Es zeigte sich, dass dasselbe mit steigender 
Temperatur abnimmt, und zwar meist für kürzere Wellen stärker, so dass das 
reflectirte Licht röthlicher wird. Auch das entspricht ganz dem, was wir für 
die Annäherung der Körper mit steigender Temperatur an schwarze aus der 
Emission kennen gelernt haben. Für Russ finden die Verfasser eine sehr 
geringe Aenderung mit der Temperatur, aber in demselben Sinne. 

Königsberger*) misst die Absorption fester Körper bei verschiedenen 
Temperaturen für verschiedene Wellenlängen des sichtbaren Spectrums. Er 
findet, dass bei den Körperp, deren Absorption bei kurzen Wellen liegt, 
dieselbe mit steigender Temperatur nach längeren Wellen rückt; ebenso 
verhält sich die Absorption im Roth oder ültraroth. Dasselbe gilt für Ab- 
sorptions banden von Flüssigkeiten und, wie er meint, von Gasen, nicht für 
Absorptions 1 i n i e n. 

Bei Metallen ist die Absorption unabhängig von der Temperatui\ 

94* Es ist an anderer Stelle ^j erwähnt worden, dass die Absorption mit 
zunehmender Dicke unbegrenzt anwächst, während die (Emission bei unend- 
licher Dicke ein Maximum erreicht, nämlich wenn von der Strahlung einer weiter 
hinzukommenden Schicht grade soviel durch die schon vorhandenen absorbirt 
wird, als sie emittirt. Wenn man daher das Emissionsvermögen von Substanzen 
messen will, muss die Schichtdicke genügend gross sein. Wenn man, wie ge- 
wöhnlich, die Substanzen von hinten erhitzt, indem sie auf einen Leslieschen 
Würfel oder ein Platinblech aufgetragen sind, so wird andererseits der Tempe- 



1) E. L. Nichols and B. W. Snow, The influence of temperatnre on the colour of Pig- 
ments. Phil. Mag. (5) 82. p. 40 J— 424 (1891). 

2> J. Königsberger, Ueber die Abhängigkeit der Absorption des Lichtes in festen 
Körpern von der Temperatur. Habilitationsschrift Freiburg 1900. Auch Drudes Ann. 4. p. 796 — 
810 (1901). 

3) Siehe § 42. 



Strahlung fester Körper. 135 

raturunterschied zwischen der Wärmequelle und der strahlenden Oberfläche 
mit wachsender Dicke grösser, die Strahlung nimmt ab. 

Solche Betrachtungen wurden von Villari^) gemacht: er trägt auf einen 
L es lie sehen Würfel eine, zwei, drei u. s. w. Schichten verschiedener Substanzen 
auf and misst jedesmal die Strahlung. Dann zeigt sich, dass dieselbe erst 
wächst, dann wieder abnimmt. Für Russ fand sich das Maximum, wenn die 
Schichtdicke 0,202 resp. 0,069 mm betrug, je nachdem der Russ aus einer 
Flamme auf der Oberfläche niedergeschlagen war, oder aus Schwefel- 
kohlenstoffl») 

Ganz ähnliche Versuche macht Hull^), indem er einen Leslieschen 
Würfel mit immer mehr Schellackschichten überzieht und die Strahlung mit 
der einer Russfläche vergleicht. Bei einer Schicht von 0,0001 mm betrug die 
Strahlung nur 16 ^/o von der des Russes, stieg bei 0,05 mm Dicke auf 99,3 ^/o 
und wuchs endlich auf 102 ^/o. Diese Thatsachen mahnen zu grosser Vorsicht 
bei Ermittlung von Emissionsvermögen. 

95. Eine Frage mag noch kurz berührt werden. Es kann nicht zweifel- 
haft sein, dass das Emissionsvermögen der Körper in Beziehung zu ihren son- 
stigen Eigenschaften stehen muss; es liegt nahe, z. B. an die ^Värmeleitungs- 
föhigkeit oder die ihr sehr nahe proportionale electrische Leitungsfahigkeit zu 
denken. Solche Beziehungen hat schon Stewart^) hervorzuheben gesucht; 
er meinjt, gute Strahler müssen auch gute Leiter sein. Dann hat in neuerer 
Zeit Wiedeburg^) die Gesammtstrahlung zahlreicher Metalle messen wollen. 
Mir scheinen indessen seine Versuche ganz unzureichend, und daher sein 
Besultat, dass die Strahlung in derselben Reihenfolge zunimmt, wie der elec- 
trische Widerstand, mehr als zweifelhaft. 

Sorgfaltige Versuche in dieser Richtung bei verschiedenen Temperaturen 
wären daher sehr erwünscht. Noch weit wichtiger freilich wäre die Unter- 
suchung der spectral zerlegten Strahlung einer möglichst grossen Anzahl von 
Stoffen, namentlich auch solcher, die sich vom schwarzen Körper möglichst 
weit entfernen; über ihr Verhalten wissen wir noch gar nichts. 

96. Die festen und flüssigen Körper geben in Emission ein continuir- 
liches Spectrum. Eine Ausnahme von diesem Gesetze machen nur einige der 



1) Ueber J'emperatnrdifferenzen bei einem einseitig erwärmten Platinblech hat F. Kurl- 
banm einige Versuche gemacht: Temperaturdiiferenz zwischen der Oberfläche und dem Innern 
eines strahlenden Körpers. Drndes Ann. 2. p. 546—559 (1900). 

2) E. Villari, Sul potere emissivo e sulla diversa natura del calorico emesso da diverse 
sostanze riscaldate a 100 gradi. Nuovo Cim. (3) 4. p. 5 — 34 (1878). 

3) Vergleiche dazu F. Kurlbaum, Aenderung der Emission und Absorption von Platin- 
schwarz und Russ mit zunehmender Schichtdicke. Wiedem. Ann. 67. p. 846—858 (1899). 
E. Villari, Nuovo Cim. (4) U. p. 436-438 (1900). 

4) E.G. Hüll, On the radiating power of shellac films of various thickness (1878). 
Dublin Proc. (2) 2. p. 90—91 (1880). 

5) B. Stewart, Researches on radiant heat. Edinb. Trans. 22. p. 1—20 (1861), siehe p. 20. 

6) 0. Wiedeburg, Vergleichende Messungen der Wärmestrahlung von Metallen. 
Wiedem. Ann. 66. p. 92—110 (1898). 



136 Kapitel II. Strahlung fester Körper. 

seltenen Erden, welche ein discontinnirliches Spectram mit relativ scharfen 
Bändern und Linien zeigen. Diese ganz isolirt stehende und bisher noch nicht 
erklärte Thatsache soll im nächsten Bande zusammen mit den Absorptions- 
spectren dieser Körper besprochen werden. 

Das von den Auerbrennern ausgesandte Licht werde ich nicht hier, wo 
es eigentlich als Licht eines festen Körpers hingehörte, besprechen, sondern 
erst im nächsten Kapitel, wenn die Vorstellungen, die sich für leuchtende Gase 
entwickelt haben, behandelt sind. 



KAPITEL III. 



STRAHLUNG DER GASE. 



ERSTER ABSCHNITT. 

Die Energiequellen der Emission. 

a) Licht und Wärme. 

W. Wir haben im vorigen Kapitel die Spectra der festen Körper be- 
sprochen und gefunden, dass Experiment und Theorie vereint in den letzten 
Jahren zu einer erfreulichen Einsicht in die Verhältnisse gefuhrt haben. Die 
festen Körper sind vor den übrigen dadurch ausgezeichnet, dass bei ihnen nach 
allgemeiner Annahme das Glühen, (durch welche Bezeichnung Phosphorescenz 
ausgeschlossen wird), eine ausschliessliche Folge von Wärmezufuhr ist, die 
Strahlungsenergie auf Kosten von Wärme geschaffen wird, und daher das 
Kirchhoff sehe Gesetz bei ihnen streng gültig sein muss. Dagegen fanden 
wir, dass die Spectra der festen Körper sehr wenig characteristisch für den 
einzelnen Körper sind : es sind im Wesentlichen alles continuirliche Spectra, die 
für die meisten Körper bei gleicher Temperatur einander ähnlich sind, sich 
fast nur quantitativ unterscheiden ; und selbst der quantitative Unterschied wird 
bei höheren Temperaturen für Körper, die so verschieden sind, wie etwa Russ, 
Eisenoxyd und Porzellan immer unbedeutender. So wichtig somit auch diese 
continuirliehen Spectra in anderer Beziehung sein mögen, z. B. zu einer Tempe- 
raturbestimmung, zu einer spectralen Analyse, zur Erkennung des Stoffes, von 
welchem die Strahlung ausgeht, eignen sie sich nicht; nicht einmal zeigen sie 
uns an, dass der Körper ein fester sei; denn der Satz, dass feste Körper 
continuirliche Spectra geben, ist nicht umkehrbar; auch Dämpfe und Gase 
können continuirliche Spectra geben. 

Der gewöhnliche Fall freilich ist dass die Dämpfe und Gase discontinuir- 
liche Spectra erzeugen und sich dadurch von den festen Körpern unterscheiden. 
Sie allein zeigen erhebliche qualitative Unterschiede und gestatten damit eine 
8pectroscopische Untersuchung und Unterscheidung. Andererseits ist bei ihnen 
der Ursprung des Lichtes vielfach recht unbekannt : während man früher auch 
bei ihnen das Licht nur durch Wärme erzeugt dachte, hat sich im Lauf der 
Jahre immer mehr die Ansicht Bahn gebrochen, dass dies nur in einigen Fällen 
richtig ist, dass sehr oft das Leuchten mit der etwa gleichzeitig vorhandenen 
Temperatur nur indirect zu thun hat, dass jedenfalls Licht und Wärme auch 
getrennt vorkommen können. Wie weit das aber in den einzelnen Fällen 
richtig ist, und auf Kosten welcher anderen Energie das Licht dabei erzeugt 



140 Kapitel 111, 

wird, das ist bis jetzt meist noch nicht aufgeklärt; wir bewegen uns überall 
auf dem Boden recht unsicherer und sich widersprechender Hypothesen. 

Noch sehr viel verwickelter aber werden die Verhältnisse durch die er- 
heblichen Unterschiede in dem Character der verschiedenen Spectra, welche 
wir beobachten ; ich will hier nur den fundamentalen Unterschied, den zwischen 
Linien- und Bandenspectren nennen. Um solche Unterschiede zu erklären, 
können wir uns nicht damit begnügen, nach der Energiequelle des Lichtes zu 
fragen, sondern wir müssen auf den Mechanismus des Uebergangs der Energie 
aus der einen Form in die andere eingehen. Während bei den festen Körpern 
relativ einfache Vorstellungen genügen, uns wenigstens das Auftreten des con- 
tinuirlichen Spectrums plausibel zu machen, tritt uns bei den discontinuirlichen 
Spectren eine Fülle neuer Hypothesen entgegen, die schliesslich doch alle un- 
befriedigt lassen, und nicht viel mehr leisten, als dass sie die eine oder an- 
dere Seite der Erscheinungen an anderweitig besser bekannte Erscheinungen 
anknüpfen oder mit ihnen vergleichen. 

98. Wenn uns somit in diesem Kapitel die Aufgabe vorliegt, zu unter- 
suchen : 

1 . Auf Kosten welcher Energie entsteht das Licht, und 

2. Wie wird diese Energie in Licht umgewandelt, 

so würde ich am liebsten darauf antworten : von beidem wissen wir noch gar 
nichts. Allein damit wäre dem Fortschreiten der Wissenschaft ein schlechter 
Dienst geleistet, und so müssen wir denn die verschiedenen aufgestellten Hypo- 
thesen besprechen, und aus ihnen das Berechtigte von dem Unberechtigten zu 
sondern versuchen. 

Es giebt eine grosse Anzahl von Bedingungen, unter welchen verschieden- 
artige Körper Licht aussenden. Es wird sich empfehlen, zunächst eine I}in- 
theilung der Phänomene in grössere Klassen vorzunehmen, die sich durch ge- 
meinsame Eigenschaften auszeichnen. Dabei ist aber zu bemerken, dass schon 
dieser erste Schritt hypothetisch ist, dass man recht wohl eine andere Ein- 
theilung vornehmen könnte. Ich unterscheide: 

I. Glühphänomene. H. Erscheinungen der Fluorescenz und Phosphores- 
cenz. HL Das von organischen Wesen ausgesandte Licht. 

L Zu den Glüh Phänomenen rechne ich alle die Fälle der Lichtemission, 
bei welchen das Licht auf Kosten einer Energie entsteht, die nicht periodischer 
Natur ist. Dadurch ist also Phosphorescenz und Fluorescenz ausgeschlossen. 
Wir können hier unterscheiden: 

a) Das Glühen in Folge von Erwärmung. Hierher gehört also vor allem 
das Leuchten fester erhitzter Körper. Dann aber werden wir auch die Fälle, 
wo Licht durch Reibung, durch schnelle Compression, durch Zusammenstoss, durch 
Zerbrechen, durch Krystallisiren u. s. w. auftritt, hier anzuführen haben. Alle diese 
anderen Fälle sind von sehr untergeordneter Bedeutung und kaum untersucht. 
(Siehe den Abschnitt III dieses Kapitels.) Vielleicht gehören in diese Klasse, 



Strahlung der Gase. 141 

wieLordRayleighO bemerkt, die Nebelflecke und Cometen, vielleicht auch 
die neuen Sterne. 

b) Das Glühen in Folge von electrischen Einwirkungen. Dazu gehören 
alle Methoden, Gase nnd Dämpfe leuchtend zu machen, namentlich also die 
Geissl ersehen Röhren. Zum Theil wird hierher auch das Licht der Funken 
von festen Körpern und Flüssigkeiten gehören, obgleich es möglich erscheint, 
dass wir hier zum Theil auch eine reine Wirkung der Wärme haben. Einen 
noch geringeren Einfluss möchte ich der electrischen Wirkung beim Bogenlicht 
zuschreiben; ich glaube, wir haben es hier im Wesentlichen mit einer ther- 
mischen Strahlung zu thun, die aber freilich durch die sich im Bogen ab- 
spielenden electrischen Processe mehr oder weniger modiflcirt werden kann. 
Durch electrische Energie wird wahi'scheinlich auch das Nordlicht erzeugt 
werden; auch die Protuberanzen 2j und Cometen werden von manchen Astro- 
nomen hier aufgezählt werden. 

c) Das Glühen in Folge von chemischen Processen. Während ein grosser 
Theil des von unseren Flammen ausgesandten Lichtes reine Wärmeemission ist, 
nämlich das ein continuirliches Spectrum gebende Licht der festen Kohle- 
theilchen in der Flamme, wird ein anderer Theil in neuerer Zeit sehr 
allgemein auf Rechnung der in allen Flammen sich abspielenden chemischen 
Processe geschoben. Ferner gehört hierher das Licht, welches bei langsam 
erfolgenden chemischen Processen, namentlich bei Oxydationen, häufig be- 
obachtet worden ist. VifeUeicht gehört auch das Licht, welches ich unter III 
angeführt habe, hierher, indem es ebenfalls auf Oxydationsprocessen zu be- 
ruhen scheint. 

n. Zu den Erscheinungen der Fluorescenz und Phosphorescenz 
rechne ich alle die Fälle, bei welchen Wellen von einem Körper absorbirt 
werden, worauf der Körper selbst die absorbirte Energie wieder wenigstens 
theilweise in Form von Wellen ausgiebt. Gewöhnlich entspricht die emittirte 
Energie einer anderen Schwingungszahl, als die absorbirte. Die wichtigste 
Erregungsquelle ist hier das Licht, namentlich kurzwelliges, doch rechne ich 
auch die Erregung durch electrische Funken, durch Kathodenstrahlen, Röntgen- 
strahlen u. dergL hierher. Wir wissen zwar noch nicht, was eigentlich diese 
Strahlen sind, aber in ihrer Wirkung zur Erregung von Licht sind sie jeden- 
falls einander so verwandt und das erregte Licht meist so gleichartig mit 
dem durch Licht erregten, dass man keine Scheidung vornehmen kann. 

Die Namen Fluorescenz und Phosphorescenz werden oft in anderem Sinne 
gebraucht, man findet z. B. vielfach vom Fluoresciren der Gase in G e i s s 1 e r- 
schen Bohren gesprochen; es sieht bei manchen Autoren so aus, [als wollten 



1) Lord Rayleigh, Light. Encyl. Brit. 9»'» ed. Vol. 14. p. 577—614 (1882). 

2) Schon Kirchhoff soU nach Roscoe die Möglichkeit ins Auge gefasst haben, dass 
in den Protnberanzen electrische Entladungen das Lenchten bedingen. Nat. 1. p. 532— 58H 
(1870). In neuerer Zeit ist diese Vermnthung sehr häufig geäussert, freilich wie mir scheint, 
ganz ohne genügende Begründung. 



142 Kapitel UI. 

sie jede Lichterregung, welche nicht auf Wärme beruht, mit diesem Namen be- 
zeichnen. Ich halte das für unzweckmässig; wir haben es offenbar in den Fällen, 
wo etwa Wasserstoff oder Sauerstoff im Geis sie r röhr durch Ruhmkorff-Ent- 
ladung ihr Spectrum zeigen, und in denen, wo das Phosphorescenzlicht des 
Nachtleuchtens sichtbar wird, mit ganz anderen Vorgängen zu thun. Das 
zeigen schon die Spectra, welche im einen Falle aus relativ scharfen Linien 
bestehen, im zweiten aber im Allgemeinen aus ganz unscharfen Bändern, wie 
wir sie etwa bei absorbirenden festen und flüssigen Körpern finden. Wenn 
auch in einigen, besonders von Crookes unter dem Einfluss von Kathoden- 
strahlen erzeugten Phosphoregcenzspectren ziemlich scharfe Linien vorkommen 
mögen, (genauere Angaben oder Originalphotographien mit genügender Auf- 
lösung sind nicht publicirt worden), so glaube ich doch, dass sie weit von der 
Schärfe der Linien der Emissionsspectra im luftverdünnten Baum entfernt sind. 

Diese ganze Klasse von Erscheinungen werde ich in diesem Bande wohl 
gelegentlich zu berühren haben, ich will sie aber nicht eingehender besprechen. 
Das soll erst im dritten Bande zusammen mit den Erscheinungen der Ab- 
sorption geschehen. Ich will hier nur noch bemerken, dass vielleicht ein Theil 
dieser Erscheinungen im nahen Zusammenhang mit der Gruppe Ic steht, dass 
wir es also mit chemischen Wirkungen zu thun haben. 

III. üeber das von Thieren und vielen niederen Organismen ausgesandte 
Licht ist auch nur sehr wenig bekannt. Es scheint auf langsamer Oxydation 
zu beruhen. Spectroscopisch ist es von geringem Interesse, ich werde mich 
daher, ebenfalls im folgenden Bande, mit einem kurzen Abschnitte darüber 
begnügen können.^ 

99. Die Vorstellung, dass Körper leuchten können, ohne erhitzt zu sein, 
ist noch verhältnissmässig jung. Die gegen theilige Annahme liegt in der That 
viel näher, da wir im Allgemeinen immer finden, — wenigstens bei den festen 
und flüssigen Körpern, — dass Temperatursteigerung zu Lichtemission fuhrt 
Da ferner unsere Flammen scheinbar keine festen Körper enthalten und gleich- 
zeitig leuchten und erhitzen, da der electrische Funke zweifellos auch heiss 
ist, da endlich in einem einigermaassen engen Geisslerrohr die bedeutende 
Temperatur leicht in die Augen fällt, so schien es selbstverständlich, stets die 
Wärme als Ursprung des Lichtes anzusehen. Die meisten älteren Autoren 
halten es gar nicht für nöthig, das erst auszusprechen, anderen sind wenig- 
stens bei den electrischen Glühphänomenen andere Erklärungen als möglich 
erschienen, so dass sie es für nöthig erachten, die directe Wirkung der Wärme 
auszusprechen. Es mögen hier nur einige wenige Zeugnisse für diese Auffassung 
angeführt sein: Wheatstone'^) sagt, das Licht des Funkens komme 
„solely from the volatilization and ignition of the ponderable matter of the 

1) Auch E. Wiedemann macht auf die Unzweckmässigkeit der Bezeichnuni? Phospho- 
rescenz oder Fluorescenz für elcctrisch leuchtende Gase aufmerksam. Wiedem. Ann. ~~ 
p. 220 (ISbS). 

2) Ch. Wheatstone, Chem. News 8. p. 19S— 209 (ISßl), Vortrag gehalten 1835. 



Strahlung der Gase. 143 

conductor." — Brewster^ spricht auch überall von der Verbrennung der 
Substanzen, die ihm Spectra zeigen. Drap er 2) fuhrt die verschiedenen Farben 
derFlammenspectra direct aufverschiedene Temperaturen zurück. Angström^) 
überlegt schon die Möglichkeit einer anderen Lichterregung bei Funken- 
spectren; er sagtf „es ist das Luftspectrum nicht eigentlich als ein Resultat 
der Verbrennung des Stickstoffs in Sauerstoff zu betrachten, sondern als ein 
einfaches Glühphänomen. — Eine andere Frage ist die : ob das Glühen der 
Gastheilchen direct durch die Fortpflanzung der Electricität oder ganz mecha- 
nisch durch die Bewegung der Metalltheilchen zu Stande kommt. Dies letztere 
scheint hauptsächlich der Fall zu sein". Massen*) sagt: „L'ötincelle 61ectrique 
est la radiation lumineuse d'une portion de conducteur solide, liquide ou gazeux, 
echaaffe j'usqu'ä Tignition par un courant 61ectrique quelconque." — Auch 
Plücker^) erklärt das Leuchten der Gase in G ei ss 1er sehen Röhren für eine 
reine Wärmewirkung. — Kirchhoff und Bunsen^) haben bei den Flammen 
offenbar auch nur an eine Wärmewirkung gedacht, da sie die Temperatur der- 
selben besprechen. — Dibbits^) endlich hebt ausdrücklich hervor, das Leuchten 
der Gase und Dämpfe beruhe nicht auf einer chemischen Wirkung, sondern 
ausschliesslich auf Temperatursteigerung. 

100. Die Vorstellung, dass Leuchten auch ohne Temperatursteigerung 
eintreten könne, ist wohl zuerst durch die wohlbekannten Erscheinungen der 
Phosphorescenz wachgerufen worden, und es finden sich gelegentlich in der 
&lt«ren Litteratur Bemerkungen, dies oder jenes Licht sei Phosphorescenzlicht, 
wobei sich die Autoren aber wohl selbst nicht klar waren, was sie damit 
sagen wollten. Die erste bestimmte Angabe, Licht könne durch chemische 
Processe direct hervorgerufen werden, welche ich gefunden habe, stammt von 
Petrie«), der dadurch das Leuchten des Phosphors und ähnlicher Körper er- 
klären will. Er sagt, durch chemische Einwirkung entstehe eine Bewegung 
der Moleceln und Atome, die sich zum Theil in transversale Aetherbewegung 
umsetzen, d.h. Licht geben könne. Auch Kirch ho ff schliesst bei dem Be- 



1) D. Brewster, On laminous lines in certain flames corresponding to the defective 
lines in the sun's light ßep. Brit. Ass. 1842, Not. & Abstr. p. 15. 

2) J.W. Drap er, On the production of light by chemical action. Phil. Mag. (3) 82. 
p. 100—114 (1848). 

3) A. J. Angström, Optische Untersuchungen. Svensk. Vetensk. Akad. Handl. 1852. 
p. 229—232. Pogg. Ann. 94. p. 141—165 (1855), Phil. Mag. (4) 9. p. 327—342 (1855). 

4) A. Masson, Etudes de photom6trie 61ectrique. Ann. chim. et phys. (3) 45. p. 385 — 
454 (1855). 

5) J. Plücker, Ueber die Constitution der electrischen Spectra der verschiedenen Gase 
und Dämpfe. Pogg. Ann. 107. p. 497—538, 638—643 (1859). 

6) G. Kirch hoff, und R. Bunsen, Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen. 
Pogrg. Ann. UO. p. 160—189 (1860). 

T) H. C. Dibbits, Ueber die Spectra der Flammen einiger Gase. Pogg. Ann. 122. 
p. 497—545 (1864). Siehe auch: De Spectraal- Analyse, Rotterdam bei Tassemeijer, 1863/ 
p. 175 u. folg. 

S) W. Petrie, Phosphorescence of potassium. Rep. Brit. Ass. 1850, Not. & Abstr. p. 59. 



144 Kapitel in. 

weise seines Satzes ') ausdrücklich solche Fälle ans, wo durch chemische Pro- 
cesse oder durch Phosphorescenz Lichtenergie verbraucht oder geschaffen 
werde ; er scheint indessen dabei mehr an die wirkliche Fluorescenz und Phos- 
phorescenz und an den Energieverbrauch bei photochemischen Processen ge- 
dacht zu haben. Jedenfalls scheint es nicht, dass er es für wahrscheinlich 
gehalten habe, in den Flammen und Funken handle es sich um etwas anderes, 
als um Temperaturemission, da er die Umkehrungserscheinungen in Flammen 
als Stütze für seinen Satz anführt. Allerdings sagt er auf p. 295 derselben 
Abhandlung: „Eine Ausnahme" (keine Umkehrung) „könnte nur eintreten bei 
einer Flamme, bei der ein Theil des Lichtes unmittelbar durch chemischen 
Process hervorgerufen würde, oder bei einer Flamme, die fluorescirte. Die 
Versuche müssen entscheiden, ob es solche Flammen giebt." 

Hoppe-Seyler2) bespricht ausführlich seine Anschauungen über die 
Entstehung des Lichtes, und sagt dabei: „Die Intensität der Lichtentwicklung 
ist abhängig von der Grösse der Excursionen der Atome, sie ist daher be- 
sonders gross beim Zerfall der chemischen Molecüle und Bildung neuer Kör- 
per." Sein Schüler Hofmann*^) sagt bei Gelegenheit der Phosphorflamme: 
„Der chemische Process am Mantel der grünen Flamme selbst veranlasst die 
Aussendung von Strahlen ganz bestimmter Brechbarkeit." 

Während bei Hoppe-Seyler mehr von einer Verstärkung der sonst 
vorhandenen Schwingungen durch den chemischen Process die Rede ist, als 
von einer Erzeugung neuer, finden wir bei Angström und T halfen 4) letzteres 
in Betracht gezogen. Nachdem sie angeführt, dass bei Funkenspectren der 
Erdalcalien neben den Banden der Oxyde auch stets die Metalllinien auftreten, 
sagen sie: „Doit-on en conclure, que ces raies soient communes au corps simple 
et au corps compose? Nous ne le croyons pas. Ou faut-il regarder ces raies 
comme correspondant aux vibrations, par lesquelles ces corps se decomposent 
chimiquement?" Auch das verneinen sie; es sei vielmehr immer neben dem 
Oxyd auch das Metall selbst, wenigstens in Spuren, vorhanden. Ueber die 
Wirkung der Electricität äussern sie sich hier folgendermaassen : „Ilyadeux 
espfeces de decharge electrique, dont Tune est de tension et se fait par explo- 
sion ou disruptivement, et l'autre est de quantite et se produit par conduction 
ou d'une maniere continue. Par la decharge disruptive, qui a toujours lieu 
quand la tension de Telectricite est süffisante, le corps est en g6n6ral döchire 
en ses moindres particules, et ainsi decompose chimiquement en ses Clements, 
s'il s'agit d'un corps compos6. Le phenomfene d'incandescence qui accompag^ne 



1) G. Kirchhoff, Pogg. Ann. 109. p. 276 (1860). 

2) F. Hoppe-Seyler, Ueber die Lichterzengung durch Bewegung der Atome. Pog^g-. 
Ann. 147. p. 101—105 (1872). 

3) E. B. Hoffmann, Ueber die Spectralerscheinnngen des Phosphorwasserstoffe und 
des Ammoniaks. Pogg. Ann. 147. p. 92—101 (1872). 

4) A.J. Angström et R. Thal^n, Recherches sur les spectres des m^talloides. Nova 
Acta R. Soc. sc. Upsal. (3) 9. (1875). 



Strahlimg der Gase. 145 

soit le dechirement mecanique, soit la decomposition chimique, ne peut pas 
etre regarde comme une cons^quence de raugmentation de la temperature, 
mais on doit dire au contraire que la haute temp6rature est due elle-meme k 
rinflaence de la force m6canique ou chimique qui a servi ä la decomposition 
du Corps. Disons de plus que, outre la d6composition produite immediatement 
par la decharge disruptive, il peut aussi exister d'autres actions chimiques, 
qui sont pourtant d'une nature tout k fait secondaire. 

Quand r^lectricite se propage par voie de conduction, on doit distinguer 
deux especes difförentes d'actions, savoir les actions thermiques, qui appartien- 
nent aux conducteurs eux-memes et croissent proportionellement au carr6 de 
rintensite du courant, et en outre les actions qui se manifestent aux surfaces 
de passage d'un corps ät un autre et sont directement proportionelles k Fin- 
tensite du courant. Ces derniöres actions consistent, si le corps est simple, 
dans les variations de la temperature, mais si le corps est compos6, dans des 
effets chimiques, qu'on appelle des actions 61ectrolytiques. Ces deux pheno- 
m^nes, celui de Peltier aussi bien que Telectrolyse ordinaire, doivent etre re- 
gardes comme des manifestations differentes de la meme force; et Tune ou 
Tautre de ces- actions se produit selon que le corps est simple ou compose. 
Ces lois, dont l'fevidence est demontree, quand il s'agit des corps solides 
ou des fluides, doivent s'appliquer aussi aux corps gazeux, ou Ton doit attendre 
des actions electroly tiques , aussi bien que des actions chimiques d'un ordre 
secondaire." 

Angström scheint danach seine Ansichten gegen früher wesentlich ge- 
ändert zu haben. Uebrigens ist mit dieser langen Auseinandersetzung wenig 
anzufangen; die Verfasser machen nicht den geringsten Versuch, irgendwo 
eine der vermutheten Wirkungen nachzuweisen. 

101. Es Hessen sich noch eine ganze Anzahl Citate von verschiedenen 
Autoren aus den nächsten Jahren anführen, welche die Möglichkeit des Leuch- 
tens ohne hohe Temperatur aussprechen. Da aber nirgends der Versuch eines 
Beweises gemacht wird, fördert uns das wenig. Erst E. Wiedemann') 
stellte einen solchen Versuch an, indem er calorimetrisch die in Geisslerröhren 
durch einen Funken erzeugte Temperatur maass. (Vergl. Bd. I, p. 204 u. folg.) 
Er berechnet für die enge Capillare eine Temperatur von mehr als 80000^ C. 
In einem weiten mit der Capillare verbundenen Rohr war gleichzeitig der 
ganze Querschnitt von Licht erfüllt. Nun glaubte G. Wiedemann 2) aus 
älteren Versuchen nachgewiesen zu haben, dass in Röhren mit variablem Quer- 
schnitt die Temperatur dem Querschnitt umgekehrt proportional sei. Mit 
Hülfe dieses Gesetzes berechnet E. Wiedemann für die weiten Theile seiner 
Röhren geringe Temperaturen von etwa 70« C. — Durch neuere Versuche von 

1) E. Wiedemann, üeber das Leuchten der Gase durch electrische Entladungen. 
Wiedem. Ann. 6. p. 298—302 (1878). 

2) 6. Wiedemann, üeber die Gesetze des Durchgangs der Electricität durch Gase. 
Pogg. Ann. 158. p. 35— 71, 252—286 (1876). 

Kayser, Spetroscopie. II. 10 



146 Kapitel III. 

Kerkhoffi) ist nun freilich nachgewiesen, dass jenes Gesetz nicht richtig ist, 
dass die Temperaturen eher umgekehrt proportional den Durchmessern sind, 
und danach würde Wie de mann etwa 30 Mal höhere Temperaturen in seinen 
weiten Röhren erhalten haben. Da man aber leicht noch in viel weiteren 
Eöhren das Leuchten erhält, so zeigt dieser Versuch doch, dass unter dem 
Einfluss electrischer Entladungen die Gase jedenfalls unter 1000^ C. leuchten 
können, also bei einer Temperatur, wo von einer Wärmeemission der Gase 
keine Rede ist. Auch in weiteren Arbeiten 2) zeigt Wiedemann, dass das 
Leuchten in Geisslerröhren bei niedrigen Temperaturen auftreten kann- — 
Dies Resultat wurde gleich darauf auch von Hasselberg 3) bestätigt, dann 
hat War bürg*) dasselbe theoretisch abgeleitet, und endlich sind in neuester 
Zeit genaue Versuche von Wood 5) und von Kerkhoff ausgeführt worden. 
Es ist danach heute nicht mehr zweifelhaft, dass das Licht der Geisslerschen 
Röhren in vielen Fällen keine Wärmeemission ist. 

102. Einen entschiedenen Schritt weiter geht Hittorf®). Mit einer 
Batterie von 1600 kleinen Elementen erhält er continuirliche Entladungen, 
— wenigstens sind sie nach seiner Meinung continuirlich, — durch gas- 
verdünnte Räume. Bei einigen Versuchen benutzt er eine Art Diflferential- 
thermometer, welches kleine Druckänderungen im Geisslerrohr anzeigt und 
welches z. B. bei stärkeren Entladungen die Temperatursteigerung im Rohre 
deutlich ergiebt. Bei schwächeren Entladungen aber ist keine Temperatur- 
steigerung erkenntlich, trotzdem der ganze Inhalt des Rohres leuchtet, und 
Hittorf schliesst: „Die Temperatur der Gastheilchen, welche positives Licht 
aussenden, ist nicht viel von derjenigen der inneren Glasfläche verschieden. 
Ich habe manchmal feinste Streifen dünnsten Papiers lange Zeit in das posi- 
tive Licht weiter Röhren aufgehängt und nicht die geringste Spur von Ver- 
kohlung bemerken können." 

In solchen weiten Röhren bei schwachen Entladungen erhält man ge- 
wöhnlich die Bandenspectra , und Plücker und Hittorf, welche dieselben 
Spectra erster Ordnung nannten, hatten diese Bandenspectra, welche in Flammen 
im allgemeinen nicht zu erhalten sind, ganz besonders hohen Temperaturen 
zugeschrieben und somit solche in den Geisslerschen Röhren angenommen. 



1) H. Kerkhoff, lieber Temperaturen in Geissler'schen Röhren. Inaug.-Dissert. Bonn 
1900 bei Bach Wwe. Auch Drudes Ann. 2. p. 327—344 (1901). 

2) E. Wiedemann, Wiedem. Ann. 10. p. 202—257 (1880). Siehe p. 230. Siehe auch 
Wiedem. Ann. 20. p. 756— 79S (1893). 

3) B. Hasselberg, Ueber das durch electrische Erregung erzeugte Leuchten der Gase 
bei niedriger Temperatur. Mem. de l'acad. imp. St. Petersb. (7) 27. Nr. 1, p. 1—17 (1879). Siehe 
Bd. I, p. 205. 

4) E. War bürg, Ueber Wärmeleitung und Temperatur der in Geisslerschen Röhren 
leuchtenden Gase. Wiedem. Ann. 54. p. 265—275 (1895). Siehe auch Bd. I, p. 206. 

5) R. W. Wood, Experimentelle Bestimmung der Temperatur in Geisslerschen Röhren. 
Wiedem. Ann. 69. p. 238—251 (1896). Siehe Bd. I, p. 207 u. folg. 

6) W. Hittorf, Ueber die Electricitätsleitung der Gase. Wiedem. Ann. 7. p. 553 — 
631 (1879). 



Strahlung der Gase. 147 

Das widerruft nun Hittorf, und er scheint jetzt umgekehrt alle Bandenspectra 
niedrigen Temperaturen, einer „Phosphorescenz", zuschreiben zu wollen, wäh- 
rend die Linienspectra auch weiter hohen Temperaturen überlassen bleiben. 
Er sagt: „Die stetigen Ströme, welche die galvanische Kette in den Gasen 
hervorzubringen gestattet, lassen keinen Zweifel, dass den Spectren der ersten 
Ordnung der Character des Phosphorescenzlichtes zukommt. Alle nichtmetal- 
lischen Gase, sie mögen elementare oder Verbindungen sein, lassen sich wahr- 
scheinlich durch den electrischen Strom in den phosphorescirenden Zustand 
versetzen und besitzen daher ein Spectrum erster Ordnung." Weiterhin sagt 
er: „Mit dem Phosphorescenzcharacter jener Spectren steht im Einklänge, dass 
sich die hellen Linien, obgleich ihr Licht stetig ist, nicht umkehren lassen." 
Er betrachtet dabei das Licht verschiedener fester glühender Körper durch 
ein 3 cm langes Röhrchen mit leuchtendem Wasserstoff, kann aber die Wasser- 
stofflinien nicht dunkel erhalten. 

Hittorf geht aber noch weiter. Nachdem er einige Versuche mit festen 
phosphorescirenden Körpern beschrieben, welche zeigen, dass bei hoher Tem- 
peratur die Phosphorescenz schwach wird oder ganz aufhört, sagt er: „Alle 
festen Körper phosphoresciren wahrscheinlich bei der Temperatur, in welcher 
sie rothes Licht auszusenden beginnen, bei der sogenannten dunklen Glühhitze, 
nicht mehr. Die gewöhnlichen nichtmetallischen Gase verhalten sich anders. 
Denn die Spectra erster Ordnung, welche schon in niederer Temperatur bei 
der Leitung des electrischen Stromes auftreten, zeigen manche Gase noch in 
ihren mit Sauerstoff gespeisten Flammen. Das Licht unserer gewöhnlichen 
Flammen, welche keine festen Theilchen enthalten, ist noch nicht durch die 
Temperatur, sondern durch den chemischen Process bedingt und muss als 
Phosphorescenzlicht betrachtet werden. Denn haben dieselben Gase die Tem- 
peratur der Flamme angenommen, ohne in dem chemischen Processe begriffen 
zu sein, so strahlen sie noch kein vom Auge wahrnehmbares Licht aus. Da- 
von kann man sich überzeugen, wenn man in dem heissesten Theil der Flamme^ 
welche die Bunsensche Lampe mit ganz geöffnetem Schieber giebt, einen an 
beiden Enden offenen, aus möglichst dünnem Platinbleche gerollten Cylinder 
von kleinem Durchmesser horizontal aufhängt und um die Strahlen des glühen- 
den Metalles vom Auge abzuhalten, durch eine enge Röhre nach der Axe des 
Cylinders im dunklen Zimmer blickt. Das Gas innerhalb der Röhre erscheint 
d^n Auge dunkel und verschieden von demjenigen der leuchtenden Flamme. 
Dasselbe Resultat geben die Gase, welche sich im Innern einer durch Kohlen- 
feuer weissglühend gemachten Röhre befinden." 

Nachdem Hittorf noch bemerkt, dass auch das electrische Verhalten 
der Flammengase, die im chemischen Processe begriffen sind, ein anderes sei, 
als das der nur erhitzten Gase, fahrt er fort: „Diese Verhältnisse stehen mit 
dem Satze, dass alle Körper bei derselben Temperatur Licht von derselben 
Wellenlänge auszustrahlen beginnen, nicht im Widerspruche. Die gewöhn- 
lichen Gase besitzen bei diesen Temperaturen noch kein merkliches Absorptions- 

10* 



148 Kapitel IIJ. 

vermögen und können daher nach Kirchhoffs Satze auch kein solches Emis- 
sionsvermögen haben." 

Endlich findet Hittorf hier, dass unter Umständen in Geisslerschen 
Röhren die Gase dunkel sein können, während ihre Temperatur so hoch ist, 
dass dicke Electroden weissglfihend werden oder abschmelzen. Diesen Versuch 
wiederholt Hittorf später >) mit noch stärkeren Batterien, und findet, dass in 
Geisslerröhren, in welchen dicke Electroden aus Iridium schmelzen, der Gas- 
inhalt nicht leuchtet. Auch Stark^) hat in neuester Zeit durch verschiedene 
Versuche nachgewiesen, dass in einem Geisslerrohr trotz Durchgang des Stromes 
das Leuchten aufhört an jeder hoch erhitzten Stelle, z. B. in der Nähe eines 
im Rohre befindlichen glühenden Kohlefadens. 

Dass erhitzte Gase nicht leuchten, hatte schon Wedgwood^) in einer 
interessanten Arbeit gezeigt. Er geht von den bekannten Versuchen aus, dass 
phosphorescirende Körper, wie Flussspath, erhitzt stärker leuchten, und meint, 
alles Leuchten erhitzter Körper beruhe auf diesem Vorgang; sie sendeten nur 
Licht aus, welches sie vorher aufgenommen haben oder bei der Erhitzung von 
der Flamme aufnehmen. Um das zu prüfen, leitet er einen Luftetrom durch 
eine zickzackförmig gebogene Thonröhre, die im Ofen liegt, und findet die 
austretende Luft dunkel, obgleich sie, auf ein dünnes Goldblättchen treffend, 
dasselbe zur Rothgluth erhitzt. Daher fragt nun Wedgwood: „Is not the 
light emitted identical with the heat received?" 

Werner Siemens^) beobachtet, dass auch dicke Schichten erhitzter 
Gase kein sichtbares Licht aussenden : durch einen Regenerativofen, in welchem 
eine Temperatur von 1500^ bis 2000 ^ hergestellt werden konnte, konnte er 
hindurch sehen, während durch Blenden die Strahlung von den Wänden abge- 
halten wurde. Es zeigte sich wenigstens zeitweise völlige Dunkelheit, während 
alle festen Staubtheilchen, welche in das Gesichtsfeld gelangten, dasselbe auf- 
hellten. Siemens wollte dann untersuchen, ob ultrarothe Strahlung von dem 
erhitzten Gase ausgehe; es wurde dazu an die Stelle des Auges eine Thermo- 
säule gebracht. Aber bei der grossen Entfernung der Säule war die Empfind- 
lichkeit so gering, dass sich kein Unterschied ergab, wenn der Ofen mit sicht- 
baren Flammen oder mit dem unsichtbaren erhitzten Gase erfüllt war. Dagegen 
erhielt Siemens kräftige Ausschläge durch die Thermosäule, als er sie auf 
die Verbrennungsgase einer gewöhnlichen Gaslampe richtete, deren Flamme 
und Cylinder abgeblendet waren. Sehr viel grösser \^Tirden die Ausschläge, 
wenn man in die Gase einen festen Körper hielt, ein Zeichen, dass die Emission 

1) W. Hittorf, Bemerkungen zu dem Aufsatze von W. Siemens: Ueber das Leuchten 
der Flammen. Wiedem. Ann. 19. p. 73-77 (1883). 

2) J. Stark, Ueber den Einfluss der Erhitzung auf das electrische Leuchten eines ver- 
dünnten Gases. Drudes Ann. 1. p 424—429 (1900). Siebe auch Phys. Zs. L p. 858—360 (1900). 

3) Tb. Wedgwood, Experiments and observations on the production of light from 
different bodies, by heat and by attrition. Phil. Trans. 1792, 1, p. 28—47, 270—282. 

4) W. Siemens, Ueber das Leuchten der Flammen. Berl. Ber. 1882, p. 961—965; 
Wiedem. Ann. 18. p. 311—316 (1883). 



Strahlung der Gase. 149 

des Gases sehr klein gegen die eines festen Körpers von derselben Temperatur 
ist. Siemens giebt zu, dass die Lichtemission der Gase auch nur so gering 
sein könne, dass man sie nicht sieht, und dass bei noch höheren Temperaturen 
die Lichtemission deutlich sichtbar werden könne. Aber seine Versuche zeigen 
doch, dass das gewöhnliche Leuchten unserer Flammen, soweit es nicht von 
festen Theilchen herröhrt, nicht durch eine Strahlung der Verbrennungsproducte 
in Folge hoher Temperatur zu erklären ist. Auch Stenger*) meint, Gase 
leuchteten nicht unter 2000^. 

103. In den Arbeiten vonLiveing und De war finden sich zahlreiche 
Stellen, welche zeigen, dass diese ausgezeichneten Forscher Unterschiede in 
der Art der Entstehung des Lichtes annehmen. Da in diesen Bemerkungen 
wohl klarer, als irgendwo sonst, der Gedankengang ausgesprochen ist, — wie 
man überhaupt nie diese Arbeiten 2) zur Hand nehmen wird, ohne Neues aus 
ihnen zu lernen, — so will ich einige ihrer Ausspruche hier zusammenstellen. 

„Heat is not the only form of energy which may give rise to vibrations, 
and it is probable that the energy of the electric discharge, as well as that 
due to Chemical change, may directly impart to the matter aflfected vibrations 
which are more intense than the temperature alone would produce." 

Femer bemerken sie, dass es unerlaubt sei, das Spectrum einer in der 
Flamme sich bildenden Verbindung mit der Temperatur der Flamme in Be- 
ziehung zu bringen. „As regards temperature, it should be observed that while 
substances merely heated by the flame, and not undergoing chemical change, 
are not likely to rise to a temperature above the average temperature of the 
flame, it will be otherwise with the materials of the flame itself and other 
substances in it which are undergoing chemical change, and have at the instant 
of such change the kinetic energy due to the change". „It does not foUow 
becanse the bands are seen when magnesium is burnt in a Bunsen bumer that 
the molecules, which emit them are at the temperature of the flame. In the 
combustion of the magnesium the formation of each molecule of magnesia is 
attended with a development of kinetic energy which, if it all took the form 
of heat and were all concentrated in the molecule, must raise its temperature 
to very nearly the point at which magnesia is completely dissociated. The 
persistence of the molecule of magnesia when formed will depend upon the 
dissipation of some of this energy, and one of the forms in which this dissi- 
pation occurs is the very radiation which produces the bands. The character 
of the Vibration depends on the motions of the molecules, which in the case 
in question are not derived from the heat of the flame, but from the stored 
energy of the separated elements, which becomes kinetic when they combine". 



1) F. St enger, Beiträge znr Electricitätsleitnng der Gase. Wiedem. Ann. 26. p. 81 
— 48 (1885). 

2) Ich glaube, es würde der Wissenschaft ein wesentlicher Dienst geleistet werden, 
Trenn diese Arbeiten, die in den Proc. Roy. Soc, Phil. Mag., Cambr. Proc, Proc. Roy. Instit. er- 
schienen, znsammengedmckt herausgegeben würden. 



150 Kapitel III. 

Und weiterhin heisst es: „In fact, when chemical changes are occuiring in a 
flame it cannot be taken for granted that the temperatures of the molecules 
are all alike, or that the vibrations which they assume are the result of 
heat alone". ^) 

In einer späteren Arbeit 2) sagen sie : „It is not easy to connect the tempe- 
rature, even of a flame, with its radiation, for it is only when the condition 
of a gas is steady that we can assume that there is a definite relation between 
the motion of agitation, on which temperature depends, and the vibratory 
motions, on which radiation depends. In speculating on such questions, chemi- 
cal, as well as electrical, changes must not be lost sight of, although the latter 
may be more directly concerned in radiation". 

Und wieder an anderer Stelle 3) : „It is not known whether the vibrations 
which give the spectra of Compounds in flames are those which the molecules 
of the Compounds in question would assume under the action of high tempe- 
rature alone, or whether they are not vibrations of a different order, arising 
during chemical changes, and deriving their energy directly from the chemical 
energy of the interacting substances". 

104. Die bisher angeführten Versuche und Ansichten zeigten, dass Dämpfe 
und Gase leuchtend werden können, ohne hoch erhitzt zu sein, aber sie fuhren 
nicht zum Schlüsse, dass Wärme allein überhaupt kein Leuchten hervorrufen 
könne. Es wurde vielmehr wohl ziemlich allgemein angenommen, dass die 
Spectra, die wir etwa in der Bunsen'schen Flamme erzeugen, hauptsächlich 
Folge einer Temperaturemission seien, bei der vielleicht die ja sicherlich in 
der Flamme stattfindenden chemischen Processe mitwirken, etwa in dem Sinne 
der oben citirten Aeusserung von Hoppe-Seyler. Durch eine umfangreiche 
und sorgfältig ausgeführte Untersuchung gelangt nun aber Pringsheim^) 
zu dem Schlüsse, dass es überhaupt keine Temperaturemission für Gase gebe, 
dass ausschliesslich chemische Processe „characteristische Spectra" bedingen. 
Wegen der hervorragenden Wichtigkeit dieser Arbeit für die Theorie der Ent- 
stehung der Spectra und zumal, da ich mit den von Pringshe im gezogenen 
Schlüssen nicht einverstanden bin, will ich die Arbeit ausführlich besprechen. 

Pringsheim erhitzt ein an den Enden durch Glasplatten luftdicht ver- 
schlossenes Porcellanrohr in einem Ofen bis zur Temperatur des Schmelz- 
punktes des Goldes. Wird in das Rohr irgend ein Natriumsalz gebracht und 
das Rohr mit Luft, Stickstoff oder Kohlensäure gefüllt, so sieht man weder 
in Emission noch bei dahintergestellter Argandlampe in Absorption etwas von 

1) G. D. Liyeing and J. De war, Investigations on the spectrnm of magnesium. Nr. 11, 
Proc. Roy. Soc. 44. p. 241—252 (1888). 

2) G. D. Liyeing and J. De war, On the inflnence of pressure on the spectra of flames. 
Proc. Roy. Soc. 49. p. 217—225 (1891). 

3) G. D. Liveing and J. De war, Note on the spectra of the flames of some metallic 
Compounds. Proc. Roy. Soc. 62. p. 117—123 (1892). 

4) E. Pringsheim, Das Kirchhoffsche Gesetz und die Strahlung der Gase. Wiedem. 
Ann. 45. p. 428—459 (1892). 



Strahlung der Gase. 151 

dem Natriumspectrum, während metallisches Natrium beides zeigt 0- Im 
ersten Falle tritt nach meiner Meinung eben keine Dissociation ein, es ist 
kein Natrium da, welches emittiren könnte. Pringsheim aber sagt, das 
Leuchten im zweiten Falle könne auf Spuren vorhandener Oxydation beruhen, 
der Versuch beweise also nichts. 

Es wird daher die Frage auf andere Art angegriffen: Pringsheim 
findet, dass ein Gemisch von Luft und Schwefelkohlenstoffdampf, welches ver- 
brennend eine Flamme giebt, deren Temperatur etwa löO^C. beträgt, durch 
eingespritzte Salze kein Spectrum erzeugt. Erhöht man den Gehalt an 
Schwefelkohlenstoff, so steigt die Temperatur, und wenn man an einer hinein- 
gehaltenen Thermosäule etwa 1350^ findet, wird das Spectrum des Natriums 
sichtbar. Im Ofen dagegen war von metallischem Natrium das Spectrum bei 
etwa 1060^ zusehen. Pringsheim sagt selbst, dass im Ofen die emittirende 
Schicht viel dicker gewesen sei, und daher möglicherweise dort die zur Sicht- 
barkeit erforderliche Temperatur niedriger sein könne, der Versuch also für 
die nöthige Temperatur nichts aussage. Dagegen sei durch ihn festgestellt, 
dass in Flammen Natrium salze ein Spectrum geben, im Ofen bei derselben 
Temperatur nicht. Das scheint mir mit der Frage der Temperaturemission 
nichts zu thun zu haben, sondern nur mit der Frage, ob in der Flamme wegen 
der sich dort abspielenden chemischen Processe und der vorhandenen redu- 
cirenden Gase das Natrium aus der Verbindung schon bei niedrigeren Tempe- 
raturen ausgeschieden wird, als im Ofen, und daran wird wohl niemand 
zweifeln. Pringsheim aber schliesst aus diesem Versuch, das Leuchten 
der Natronsalze in der Flamme werde hervorgebracht durch die chemischen 
Einwirkungen. 

Es fragt sich nun, welches der chemische Vorgang sei. Pringsheim 
meint, Oxydation sei dadurch ausgeschlossen, dass Salze im Rohre nicht 
leuchten, folglich müsse es Reduction sein. (Mit demselben Rechte könnte 
man den umgekehrten Schluss ziehen: da metallisches Natrium im Rohr 
leuchtet, kann es nicht Reduction sein, sondern Oxydation, und in der That 
hat ja vorhin Pringsheim das Leuchten auf Oxydation geschoben.) Dass 
es sich um Reduction handle, werde dadurch bewiesen, dass wenn man das 
Rohr mit reducirenden Gasen füllt, Leuchtgas oder Wasserstoff, die Salze das 
Natriumspectrum zeigen. Man kann auch reduciren durch Zusatz von Eisen, 
Kohle oder Aluminium, und dann tritt das Spectrum auch in Luft und Kohlen- 
sänreatmosphäre auf. In einer Anmerkung wird hinzugefugt, dass bei den 
höchsten erreichbaren Temperaturen auch die Salze allein in Luft und Kohlen- 
säure ein schwaches Spectrum zu geben anfangen ; das beruhe wahrscheinlich 
darauf, dass ein Theil des Salzes dissociirt sei und das erzeugte metallische 
Natrium nun als Reductionsmittel für das übrige Salz diene. Pringsheim 

1) Genan dieselben Versuche sind bereits von A. Mitscherlich gemacht, natürlich mit 
demselben Erfolg, aber nicht mit der Deutung von Pringsheim. Siehe auch Pogg. Ann. 116. 
p. 499—507 (1862), siehe p. 505. 



162 Kapitel III. 

scMiesst, es sei nachgewiesen, dass das Leuchten der Natronsalze in Flammen 
durch die Reduction hervorgerufen und dass in den Bunsenflammen diese 
Reduction durch das Leuchtgas selbst besorgt wird. Ich kann wieder nur 
den Schluss ziehen, dass durch Reduction metallisches Natrium geschaffen 
werden muss, dass aber vielleicht das Leuchten kräftiger wird, während 
die Reduction vor sich geht. Bewiesen ist das aber auch noch nicht, sondern 
nur, dass mit stärkerer Reduction durch chemische Processe oder höhere Tem- 
peratur stärkeres Leuchten verbunden ist; das kann aber ebensogut von der 
grösseren Menge des Metalldampfs herrühren. 

Pringsheim will noch auf eine andere Weise seine Ansicht beweisen : 
die Salze werden in einen Löffel von Eisen gelegt, welcher sich durch einen 
von aussen genäherten Magnetstab im Rohre verschieben und aus den mitt- 
leren heissen in die kühlen Endstellen bringen lässt. Befindet sich das Salz 
an der heissen Stelle und ist das Spectrum sichtbar, und zieht man dann 
plötzlich das Salz an die kühle Stelle, so müsse, wenn das Leuchten nur 
Wirkung der Temperatur sei, das Spectrum allmählich verschwinden, wenn 
es aber Wirkung der Reduction sei, plötzlich. Die Resultate sind: in Wasser- 
stoff werden die bis dahin breiten Natriumlinien plötzlich schmal, verschwinden 
aber nicht; in Luft verschwinden sie plötzlich, in Kohlensäure werden sie 
ganz langsam schwächer. Während mir scheint, dass man danach den Beweis 
als vollkommen gescheitert betrachten müsse, zieht Pringsheim diesen 
Schluss nicht, sondern er erzwingt durch ad hoc angenommene chemische 
Wirkungen eine Uebereinstimmung mit seiner Hypothese. Er meint, es sei 
durch Einwirkung des Natriums auf das Porcellanrohr ein Silicat gebildet; 
durch den beim Herausziehen des Löffels im Rohr noch vorhandenen Na- 
triumdampf werde dies Silicat reducirt, also neues Natrium gebildet, welches 
wieder reducirt, u. s. w. Dieselben Natriumtheilchen sollen also abwechselnd 
reducirend wirken und wieder selbst reducirt werden und dabei das Leuchten 
unterhalten. Mir scheint, dass wenn man derartige Processe annehmen will, 
man freilich alles erklären kann, aber ich kann mich nicht dazu verstehen, 
die aus solcher Hypothese gezogenen Schlüsse als einen Beweis anzuerkennen. 

105. In einer zweiten Abhandlung untersucht Pringsheim in ganz 
der gleichen Weise und mit den gleichen Resultaten Salze von Li, Tl, K. 
Ich brauche darauf nicht näher einzugehen. Er schliesst mit den Worten: 
„Betrachten wir alle bekannten Vorgänge, durch welche wir Gase zu spec- 
tralem Leuchten bringen können, so finden wir keinen einzigen, bei dem das 
Leuchten durch blosse Temperaturerhöhung ohne Mitwirkung chemischer oder 
electrischer Processe hervorgebracht wird. Es ist daher kein experimenteller 
Grund für die Annahme vorhanden, dass Gase überhaupt durch blosse Tempe- 
ratursteigerung zum Leuchten gebracht werden können. Die Analogie mit 
den festen und flüssigen Körpern, bei denen die Lichtemission anscheinend 

1) E. Pringsheim, Das KirchhofFsche Gesetz und die Strahlung der Gase. Wiedem. 
Ann. 45. p. 428— 459 (1892). 



Strahlung der Gase. 153 

lediglich durch die Temperatur bedingt wird, kann nichts beweisen, weil 
schon der vollständige Gegensatz zwischen dem Character der Gasspectra 
Dod dem continuirlichen Spectrum der festen Körper und Flüssigkeiten aul 
einen grundsätzlichen Unterschied in dem Mechanismus des Leuchtens hin- 
weist. Ebenso wenig l&sst sich ein theoretischer Grund für jene Annahme 
anfuhren. Denn aus den Schwingungen der Atome, die wir in der kinetischen 
Theorie der Wärme annehmen, kann das Leuchten der Gase nicht erklärt 
werden. Schon die eine Thatsache, dass einatomige Gase, z. B. Quecksilber, 
ein so complicirtes Spectrum aufweisen, zeigt, dass der Zustand der Atome, 
von denen die thermischen und chemischen Eigenschaften der Gase abhängen, 
ffir die Lichtemission nicht maassgebend sein kann.'* 

106. Es konnte nicht ausbleiben, dass gegen diese Schlüsse Einsprüche 
erhoben wurden. Am entscheidensten waren wohl Versuche von Paschen, 
welche bewiesen, dass Gase durch blosse Temperaturerhöhung ein characte- 
ristisches, d. h. discontinuirliches Spectrum liefern können. W. H.Julius 
hatte zuerst in einer sehr wichtigen Abhandlung den Nachweis geliefert, dass 
die Flammen im ültraroth Emissionsbanden geben, die von der Natur der 
Verbrennungsproducte abhängen, und hatte gemeint, die Emission sei eine 
Folge der chemischen Processe in der Flamme, so dass sich Pringsheim 
auch auf ihn beziehen konnte. Später aber hat Julius sich auch für Wärme- 
emission ausgesprochen. Paschen'^) hat dann genauer die von Kohlensäure 
und Wasserdampf herrührenden Banden der Kohlenwasserstoff- und Knallgas- 
flammen in Emission und Absorption untersucht. Dann aber lässt er diese 
Gase durch erhitzte Platinröhren ausströmen und findet in ihrer Strahlung 
genau dieselben Banden^ welche in der Bunsen- und Knallgasflamme auf- 
treten. Da die Banden noch nachweisbar sind, wenn die Temperatur der 
Gase einige Hundert Grad nicht übersteigt, so dass von einer Dissociation 
oder einem chemischen Processe in ihnen nicht die Rede sein kann, so ist 
damit bewiesen, dass die Wärmeemission dieser Gase ein discontinuirliches 
Spectrum giebt. Da auch die Intensität der Strahlung nahe die gleiche ist, 
wie die in den Flammen, wenn die Temperatur des Gasstromes nahe die 
gleiche ist, so ist der Schluss wohl ein wandsfrei, dass in den Flammen die 
hoch erhitzten Verbrennungsproducte eine reine Wärmestrahlung aussenden. 
Das wird noch durch andere Betrachtungen wahrscheinlicher gemacht: Paschen 
zeigt, dass bei genügender Dicke der Schicht die Intensität der Strahlung 
die gleiche ist, wie die eines schwarzen Körpers von derselben Temperatur, 
dass somit die Strahlung dem Kirchhoff sehen Gesetze gehorcht, also auch 
dessen Grundannahme gilt, dass wir es mit einer Wärmestrahlung zu thun 

1) W. H. Julius, Die Licht- und Wärmestrahlung verbrannter Gase. Verhandl. d. Ver. 
z. Beßrd. des Gewerbefleisses in Deutechl. 18S9. Auch Arch. Nßerland. 22. p. 310-3S4 (1888). 

2) F. Paschen, Ueber die Emission erhitzter Gase. Wiedem. Ann. 50. p. 409 — 443 
(1893). Ueber die Emission der Gase. Wiedem. Ann. 51. p. 1—39 (1894): Wiedem. Ann. 52. 
p. 209— 237 (1894). 



164 Kapitel III. 

haben. Dann weist er darauf hin, dass auch flüssiges Wasser an derselben 
Stelle Absorptionsstreifen besitzt, — und dass dasselbe auch von Eis gilt, ist 
neuerdings von Saunders^ gefunden, — so dass wir es zweifellos bei der 
Emission dieser Banden nicht mit chemischen Processen zu thun haben. 

Gegen diese Einwendungen sucht Pringsheim^) sich zu vertheidigen. 
Zunächst schränkt er seine Behauptung wesentlich ein, indem er unter charac- 
teristischem Spectrum nur das Linienspectrum verstanden haben will, Banden- 
spectra aber als mögliche Temperaturemission zugiebt. Dann aber bezwei- 
felt er, ob die Banden des Wasserdampfs und der Kohlensäure als Banden 
anzusehen sind und nicht als Stücke eines continuirlichen Spectrums. Grade 
dass Wasser dieselben Banden zeige, scheint ihm eine Bestätigung dieser An- 
sicht. Ob nicht auch bei den niedrigen Temperaturen des Kohlensäurestromes 
Spuren von Dissociation vorhanden gewesen seien, die bei der enormen Em- 
pfindlichkeit der spectralanalytischen Eeaction genügen , um die Emission zu 
geben, scheint ihm zweifelhaft. Endlich meint er, wenn die erhitzten Ver- 
brennungsproducte emittiren, so müsste man in der Bunsenflamme z. B. auch 
die Banden des Methans finden, welches sich in der Flamme bildet, und für 
w^elches Angström '^) characteristische Absorption nachgewiesen hat. Aber 
niemand habe diese Banden in Emission gefunden. 

Paschen 4) widerlegt einen Theil dieser Einwände: er zeigt, dass mit zu- 
nehmender auflösender Kraft die Wasserbande immer mehr in einzelne Zacken 
zerfällt, — und später hat er die Auflösung noch weiter getrieben, — so 
dass gar kein Zweifel sein kann, dass wir es mit einem wirklichen Banden- 
spectrum zu thun haben, welches wahrscheinlich in einzelne Linien zerfallen 
würde, wenn unsere Beobachtungsmittel so weit verfeinert werden könnten. 
Er vergleicht rechnerisch den Dissociationsgrad bei hoher und niedriger Tem- 
peratur und zeigt leicht, dass bei der niedrigen Temperatur die Banden nicht 
sichtbar sein könnten, wenn sie auf Dissociation beruhten. 

Die Frage, warum die Methanbanden nicht sichtbar sind, scheint mir 
zur Entscheidung gar nichts beizutragen; auch wenn es sich um chemische 
Emission handelte, könnte man diese Frage aufwerfen. Wir können sie leicht 
durch den Hinweis darauf erledigen, dass bei allen spectralen Beobachtungen 
aus unbekannten Gründen nur einzelne der vorhandenen Gase ihr Spectrum 
zeigen, ganz einerlei, ob es sich um chemische, electrische oder Wärmeemission 
handelt. Auch die von R. v. Helmholtz^) beobachtete und von Prings- 

1) F. A. Saunders, On the absorption of ice in the ultra-red. Johns Hopkins Univ. 
Circulars 18. Nr. 140, p. 58—59 (1899). 

2) E. Pringsheim, Bemerkungen zn Hm. Paschens Abhandlung „Ueber die Emission 
erhitzter Gase." Wiedem. Ann. 61. p. 441—447 (1894). 

3) K. Angström, Etndes de la distribntion spectrale de Tabsorption dans le spectre 
infrarouge. Öfvers. k. Vetensk. Ak. Förh. 1890, No. 7, p. 331—352. 

4) F. Paschen, Wiedem. Ann. 62. p. 228—237 (1894). 

5) B. y. Helmholtz, Die Licht- und Wärmestrahlung verbrennender Crase. VerhandL 
d. Ver. z. BefÖrd. d. Gewerbefl. in Deutschi. 1889. 



Strahlung der Gase. 155 

heim angeführte Thatsache, dass Vorwärmen des Leuchtgases die Lichte 
emission verringere, während die Temperatur der Flamme steigt, ist kein 
Einwand, der für oder gegen irgend eine Ansicht spricht. Uebrigens hat 
Wibel') früher das Gegentheil beobachtet; die Erscheinung hat verschiedene 
Deutung gefunden und gehört zu den zahlreichen noch ungelösten Problemen 
der Flammen. 

107. Auch ich2) hatte mich gegen die Schlüsse von Pringsheim ge- 
wendet, und ich will diese alten Bemerkungen nebst einigen weiteren wieder- 
holen, da sie mir vollkommen beweiskräftig zu sein scheinen. Wenn wir die 
Existenz auch nur eines einzigen Spectrums unter Ausschluss electrischer und 
chemischer Einwirkung nachweisen können, so ist Pringsheim widerlegt, denn 
wohlverstanden : es handelt sich nicht darum, die grosse Bedeutung chemischer 
Processe für die Entstehung von Spectren zu widerlegen, — an ihr hat schon 
lange vor Pringsheim kaum jemand gezweifelt, — sondern darum, zu zeigen, 
dass auch Wärme allein Spectra erzeugen könne. Wenn wir nun finden, dass 
ein chemisch fertig gebildeter Dampf ein Absorptionsspectrum erzeugt, welches 
identisch mit dem Emissionsspectrum desselben Dampfes ist, so scheint mir der 
Beweis schon nahezu erbracht. Denn wir können daraus den Schluss ziehen, 
dass auch ohne chemische Einwirkung die Atome oder Molecüle dieselben Be- 
wegungen ausführen, die sie bei der Emission zeigen, und wir sind daher nicht 
berechtigt, noch eine neue Einwirkung zur Entstehung dieser Bewegungen als 
unbedingt nöthig anzunehmen. 

Die Zahl der Fälle, wo wir dasselbe Spectrum in Emission und Absorp- 
tion kennen, ist naturgemäss eine beschränkte, aber mehrere Fälle haben sich 
doch gefunden. So ist ein Bandenspectrum des Joddampfes in Emission und 
Absorption sowohl von Wüllner^) und Salet^), als auch deutlicher von Konen») 
beobachtet worden. 

Ferner ist für Brom dasselbe Bandenspectrum in Emission gefunden durch 
Goldstein ß) und genauer durch Eder und Valenta'), welches in Absorp- 
tion bekannt und am besten von Hasselberg®) gemessen ist. 

Liveing und De war 3) haben den Kohlebogen in einem Block brennen 

1) F. Wibel, Die Ursache des Leuchtens und Nichtleuchtens kohlenstoffhaltiger Flammen. 
Ber. Chem.-Ges. 8- p. 226—230 (1875). 

2) H. Kayser, Winkelmanns Handbuch der Physik, Bd. 2, p. 426 (1894). 

3) A. Wüllner, Zur Absorption des Lichts. Pogg. Ann. 120. p. 158—167 (1863). 

4) G. Salet, Sur le spectre primaire de Tiode. C. R. 75. p. 76— 77 (1872); Sur les 
spectres doables. J. de phys. 4. p. 225—227 (1875). 

5) H. Konen, üeber die Spectren des Jod. Inaug.-Dissert Bonn 1897; auch Wiedem. 
Ann. 65. p. 257—286 (1898). 

6) £. Goldstein, Emissionsspectra erster Ordnung hei den Haloiden. Verh. physik. Ges. 
1S»»6, p. 38—41. 

7) J. M. Eder und E. Valenta, Das Spectrum des Brom. Wien, Denkschr. 68. (1899). 

8) B. Hasselberg, Untersuchungen über das Absorptionsspectrum des Broms. Egl. 
Srensk. Vet. Akad. Handl. 24, No. 3 (1890). 

9) G. D. Liveing and J. De war, Note on the reversal of the spectrum of cyanogen. 
Proc. Roy. Soc. 88. p. 3—4 (1881). 



166 Kapitel ni. 

lassen; dadurch werden die aus dem Bogen ausgetriebenen hoch erhitzten 
Dämpfe länger zusammengehalten, vor chemischer Einwirkung der umgebenden 
Atmosphäre und vor Abkühlung länger geschützt und alle Umkehrungser- 
scheinungen treten deutlicher auf. Dabei hat sich auch das Spectrum des 
Cyans umgekehrt gezeigt. Während mir scheint, dass bei dieser Absorption der 
chemische Process, der im Bogen das Cyan gebildet hat, keine Eolle spielen 
kann, will Pringsheim^) das nicht gelten lassen, sondern scheint anzunehmen, 
dass diese Processe noch nachwirken. Aber auch dieser Ausweg ist unmög- 
lich gemacht durch eine zweite Beobachtung der umgekehrten Cyanbanden 
durch Liveing und De war 2): sie brennen dabei einen Bogen zwischen zwei 
Magnesiumstäben in einer Atmosphäre von Cyan ; hier ist das Cyan also längst 
fertig gebildet, und man kann nicht sagen, dass die bei seiner Entstehung er- 
zeugten lebhaften Bewegungen, welche das Bandenspectrum geben sollen, noch 
nachwirkten. 

Gegen Pringsheim beweisend, wenn auch weniger entschieden, scheinen 
mir auch Fälle, in welchen man in der Flamme gleichzeitig das Spectrum 
einer in ihr zerfallenden Verbindung und der Zersetzungsproducte erhält So 
haben Liveing und Dewar^) Nickelcarbonyl mit Wasserstoff und Sauerstoff 
verbrannt. Sie erhalten am unteren Rande der Flamme ein besonderes Spec- 
trum der Verbindung, höher oben die Spectra der Zersetzungsproducte, und 
heben die Wichtigkeit der Beobachtung in dem Sinne hervor, wie ich sie hier 
verwende. Freilich kann man auch hier behaupten, das Verbindungsspectrum 
entstehe grade nur durch den chemischen Process der Zersetzung, nicht vor 
der Zei'setzung durch Temperatursteigerung; aber man kann wohl schwerlich 
sowohl das Spectrum der Verbindung als auch das der Zersetzungsproducte 
durch den gleichen Process erklären wollen. 

Ebenfalls weniger beweiskräftig, aber erwähnenswerth scheinen mir die 
Fälle, wo in Flammen und in Geisslerröhren dasselbe Bandenspectrum be- 
obachtet ist, z. B. für NH3 und für Schwefel^); wenn bei den beiden so un- 
gemein verschiedenen Arten der Anregung dieselben Schwingungen eintreten, 
so wird man wohl schliessen müssen, dass diese Schwingungen den Moleceln 
eigenthümlich sind, unabhängig von der Art der Anregung, und dann muss 
die Anregung durch Wärme ebenso wirken können. Beim Ammoniakspectrum 
im Geisslerrohr muss jedenfalls chemische Zersetzung ausgeschlossen sein, da 
sonst die Spectra von H und N erscheinen. 

1) E. Pringsheim, Bemerknngen zn Hrn. Paschens Ahhandlung ^lieber die Emission er- 
hitzter Gase". Wiedem. Ann. 51. p. 441— 447 (1894), siehe Anmerk. p. 442. Und Rapport 
Congr^s international, Paris 1900, bei Ganthiers-Villars, Bd. II, p. 100—132. 

2) G. D. Liveing and J. De war. Investigations on the spectrum of Magnesium. Proc 
Roy. Soc. 44. p. 241—252 (1888), siehe p. 247. 

3) G. D. Liveing and J. De war, Note on the spectra of the flames of some metallic 
Compounds. Proc. Roy. Soc. 62. p. 117—123 (1892). 

4) J. M. Eder und E. Valenta, Die Spectren des Schwefels. Denkschr. Wien. 
Akad. 1898. 



Strahlung der Gase. 157 

Gegen alle diese Bemerkungen kann man einwenden, dass sie sich auf 
Bandenspectra beziehen, und dass Pringsheim später seine Behauptung, die 
sich auf alle „characteristischen" Spectra bezog, auf die Linienspectra einge- 
schränkt hat. Aber auch bei diesen haben wir, wieder dank den Unter- 
suchungen von Liveing und Dewar^) einen ausgezeichneten Beweis für 
die Entstehung durch reine Wärmewirkung. Gegen einen durchbohrten Kohle- 
stab bringen sie von aussen einen zweiten und lassen zwischen ihnen den 
Bogen brennen. Werden in den hohlen Stab Metalle gebracht, so verdampfen 
sie und zeigen Linienspectra. Da der Bogen in diesem Falle aussen brennt 
und nur zur Erhitzung der Kohle und der Metalldämpfe dient, so wird man 
schwerlich eine electrische Lichterzeugung construiren können; da gleichzeitig 
fertige Metalle in einer reducirenden Atmosphäre entstehen, wird man keine 
bekannten chemischen Processe in den Dämpfen anführen können, sondern 
wird sagen müssen, dass wir hier bei einer Temperatur von etwa 2000^—3000^ 
eine Linienemission in Folge von Wärme haben. Es ist sehr interessant, dass 
Liveing und De war die Spectra etwas anders finden, als bei der höheren 
Temperatur des Bogens selbst; es treten etwa dieselben Linien auf, welche 
dieselben Beobachter von Metallstaub in explodirenden Gasen erhalten haben ; 
in beiden Fällen stehen die Spectra in der Mitte etwa zwischen Flammen- 
spectren und Bogenspectren, wie es den Verhältnissen der Temperatur in diesen 
Fällen entspricht. 

Es wäre gewiss sehr interessant und lohnend, die Versuche, welche von 
Liveing und De war zu ganz anderen Zwecken ausgeführt wurden, von dem 
hier besprochenen (Gesichtspunkte aus eingehend zu wiederholen. 

108. Noch von mehreren anderen Seiten erfolgen Kritiken Frings - 
heims. Büry'^) sagt, das plötzliche Aufhören des Leuchtens beim Heraus- 
ziehen des Salzes aus der heissen Stelle des mit Luft gefüllten Eohres könne 
darauf beruhen, dass auch Wasserdampf gebildet sei, der nun sofort das Natrium 
beseitige. — Smithells^), der früher selbst ausgeführt hat, dass ein Theil 
des Lichtes unserer Flammen auf chemischen Processen beruhen könne, wendet 
sich doch gegen die allgemeine Behauptung von Pringsheim. Er meint, 
wir wüssten gar nichts über die Temperatur der in Flammen emittirenden 
Theilchen; da wo chemische Processe vor sich gehen, könne die Temperatur 
viel höher sein, als die mittlere Temperatur der Flamme, so dass Leuchten in 
der Nähe der Stellen der chemischen Reaction auftrete, ohne dass diese das 
Leuchten hervorbringe. Die Temperatur in Flammen lasse sich durch Thermo- 

1) G. D. Liveing und J. De war, On an arrangement of the electric arc for the study 
of the radiation of vapoors, together with preliminary results. Proc. Roy. Soc. 34. p. 119 — 122 
(1882). — On the circumstances producing the reyersal of spectral Imes of metals. Cambr. 
Proc 4. 5, p. 256—265 (1882). 

2) 0. Büry, Bemerkung zu der Abhandlung des Hm. E. Pringsheim: Ueber das Kirch- 
hoffsche G^esetz und die Strahlung der Gase. Wiedem. Ann. 62. p. 205—206 (1894). 

3) A. Smithells, The luminosity of gases. Phil. Mag. (5) 87. p. 245—259 (1894). 



158 Kapitel III. 

meter überhaupt nicht messen, sondern nur berechnen aus den chemischen Vor- 
gängen, und dann finden sich sehr viel höhere Temperaturen. Ganz unhalt- 
bar sei der von Pringsheim angenommene Wechselprocess zwischen Natrium- 
silicat und Natrium. Dass Dämpfe durch Temperat^irerhöhung allein leuchten 
können, zeige Joddampf, der in einem rothglühenden Glasrohr leuchte. 
Smithells bespricht noch die Schwierigkeiten, die sich den verschiedenen 
in der Flamme angenommenen Processen entgegenstellen; darauf will ich an 
dieser Stelle nicht eingehen. Er kommt zum Schluss, Pringsheim habe 
keinen Beweis dafür erbracht, dass das Leuchten des Natriums auf chemischen 
Processen beruhe. 

Der Versuch mit Jod will nun freilich nicht viel besagen, da Prings- 
heim ja das continuirliche Spectrum ausdrücklich ausgenommen hat. Daher 
kann auch eine Arbeit von Evershed^ nicht direct gegen Pringsheim 
sprechen. Evershed erhitzt J, Br, Gl S, Se, As, in Röhren, findet, dass sie 
bei etwa 700 ^ leuchten und ein continuirliches Spectrum erzeugen, welches er 
fftr ausschliessliche Folge der Temperatursteigerung erklärt. Wenn aber 
Evershed gleichzeitig angiebt, die Dämpfe hätten in Absorption ein Banden- 
spectrum gezeigt, so ist entweder die Beobachtung ungenau oder das Kirch- 
h ff sehe Gesetz gilt nicht, d. h. wir haben es mit keiner Temperaturemission 
zu thun. Ich glaube, dass die erste Erklärung zutrifft, dass in Wahrheit nicht 
ein continuirliches, sondern ein Bandenspectrum emittirt wird; die Beobach- 
tung der Banden ist nämlich unter den vorliegenden Verhältnissen sehr 
schwierig: nur der mittelste Theil des Dampfes befindet sich auf 'der hohen 
Temperatur, die Enden auf niedrigerer. Da die Endschichten das zum Theil 
absorbiren, was die mittleren Theile aussenden, so werden die Intensitätsunter- 
schiede in den Banden ungemein verwischt, so dass man bei der Lichtschwäche 
keine Banden mehr sieht. Aus demselben Grunde hat Konen 2) allein in er- 
hitztem Joddampf Banden erkannt, während die übrigen Beobachter von con- 
tinuirlichem Spectrum sprechen; es gehören besondere Aufmerksamkeit und 
besonders günstige Bedingungen dazu, um die Banden zu erkennen. In diesem 
Sinne können die Beobachtungen von Evershed wohl als Widerspruch gegen 
Pringsheim betrachtet werden, und wenn wir so finden, das dasselbe Spec- 
trum des Jods in Absorption, in Emission bei reiner Erhitzung, bei Ver- 
brennung mit Wasserstoff erzeugt wird, so werden wir auch im letzten Falle 
eine Temperaturemission annehmen und die erste Pringsheim sehe Behaup- 
tung verwerfen müssen. 

Auch Smithells 3) kommt noch einmal auf die Frage zurück; er be- 
spricht die Processe, die in Flammen auftreten können, in welche Chlorsalze 
von Kupfer oder Gold gebracht werden. Er meint zum Schluss, dass in 

1) J. Evershed, Experiments ou the radiation of heated gases. Phil. Mag. (5) 89. 
p. 460—476 (1895). 

2) H. Konen, Ueber die Spectren des Jod. Wiedem. Ann. 65. p. 257—286 (1898). 

3) A. Smithells, The luminosity of ^ases. Phil. Mag (5) 89. p. 122—133 (1895). 



Strahlung der Gase. 159 

allen Flammen zahlreiche chemische Processe auftreten, spräche sehr zu Gunsten 
der Auffassung von Pringsheim, aber von einem Beweise seien wir noch 
weit entfernt. — Ich kann noch nicht einmal diesen Schluss anerkennen: das 
gleichzeitige Vorhandensein von chemischen Processen und Licht sagt nach 
meiner Meinung absolut nichts darüber, dass wir das eine als ausschliessliche 
Folge des andern anzusehen hätten ; mit demselben Recht könnten wir schliessen, 
die Electrolyse sei eine Folge der gleichzeitig auftretenden Erwärmung. 

Wüllner^) macht ebenfalls Einwendungen gegen Pringsheim. In 
den Fällen, wo die Reduction des Natriumsalzes durch Kohle, Eisen, Aluminium 
hervorgebracht wird, die im Löffel dem Salz zugemischt sind, geht die Reduc- 
tion im Löffel vor sich, und die Metalldämpfe gelangen fertig reducirt in das 
Eohr, so dass ihre Emission nicht mit der Reduction zusammenfällt. Prings- 
heim^) erwidert darauf, die Wirkungen der Reduction hielten noch eine 
Weile an. 

Ich selbst bin überzeugt, dass bei den Spectren unserer Flammen ein 
gut Theil der ausgestrahlten Energie, vielleicht der grössere, direct der durch 
den chemischen Process frei werdenden Energie entstammt. Aber ebenso bin 
ich davon überzeugt, dass wir durch reine Wärmezufuhr ebenfalls Spectra 
aller Gase erzeugen könnten, wenn es uns möglich wäre, beliebig hohe Tempe- 
raturen herzustellen. Da für die Gase das Absorptionsvermögen so gering ist, 
muss, wie ja schon Kirch hoff hervorhob, auch ihr- Emissionsvermögen sehr 
gering sein, und wir müssen entweder sehr dicke Schichten strahlen lassen, 
oder sehr hohe Temperaturen anwenden. Nur bei Gasen, deren Absorptions- 
Termögen grösser ist, wie Jod, Chlor, Brom, CO, u. s. w. können wir auch 
bei massigen Dicken und Temperaturen Emission erwarten, und da ist sie 
durch reine Wärmewirkung auch gefunden. Die principelle Trennung des con- 
tinnirlichen oder gar auch des Bandenspectrums von dem Linienspectrum, die 
Pringsheim vornehmen wollte, halte ich für ganz unberechtigt. Ich werde 
darauf noch zurückzukommen haben. 

1©9. Ich will hier auf kurze Zeit die allgemeinen Betrachtungen ver- 
lassen und eine besondere Lichtquelle besprechen, welche vielfach als auf 
chemischer Wirkung beruhend aufgefasst worden ist, aber wie mir scheint mit 
Unrecht, wenn sie auch noch bis heute nicht genügend erklärt worden ist: 
den Glühstrumpf von Auer von Welsbach, das Auerlicht oder Welsbach- 
licht, wie es in verschiedenen Staaten genannt wird. Es handelt sich dabei 
freilich um einen festen Körper, und so hätte das Auerlicht in das vorige 
Kapitel hineingehört. Da aber sehr vielfach bei ihm angenommen worden ist, 
dass wir es mit einer nicht regulären Strahlung zu thun haben, ziehe ich es 
vor, ihn hier zu behandeln. Das Auerlicht wird bekanntlich so hergestellt, 
dass man ein organisches strumpfartiges Gewebe mit Salzen der seltenen 

1) A. WüUner, Lehrbncb der Experimentalphysik, 5. Anfl., Bd. 4, p. 400, Leipzig bei 
Teubner 1899. 

2) E. Pringsheim, Rapports Congres internat. Paris 1900, Vol. 2, p. 124. 



160 Kapitel ÜI. 

Erden imprägnirt und dann das Gewebe verkohlen lässt; das übrig bleibende 
aus den seltenen Erden bestehende Gebilde wird im Bunsenbrenner erhitzt, 
und sendet ein relativ sehr intensives Licht aus. Dabei zeigt sich, dass die 
Farbe des Lichtes, — weiss, röthlich, grünlich, — von der Art und dem 
Mischungsverhältniss der angewandten Erden abhängt. In noch höherem 
Grade aber hängt die Lichtintensität davon ab: reine Thorerde leuchtet sehr 
schwach, reine Cererde ebenso; wenn man aber etwa QS^/o— 99®/o Thor und 
rVo— 2<^/o Cer nimmt, so erhält man die intensiv leuchtende Mischung der 
Auerstrümpfe. 

Früher war erwähnt, dass Nichols und Snow^) beim glühenden Zink- 
oxyd Anomalien gefunden hatten, — nämlich dass die Intensität mit der Zeit 
abnimmt — und daher von einer Phosphorescenz gesprochen hatten. Ich 
sehe freilich nicht, wie die Einfuhrung dieses Namens irgend eine Aufklärung 
geben kann, denn von Phosphorescenz im gewöhnlichen Sinne des Wortes 
kann ja keine Rede sein. Denselben Namen verwendet bald darauf Nichols^) 
auch für das Auerlicht, wo er noch viel weniger passt, weil hier nicht einmal 
die Erscheinung des Abklingens vorhanden ist Ich nehme daher an, Nichols 
habe damit nur sagen wollen, es handle sich nicht um reine Wärmeemission, 
eine auch sonst sehr vielfach ausgesprochene Ansicht. So meint L e w e s ^^), es 
liege ein chemischer Vorgang, bestehend in Krystallisation, zu Grunde. Phan- 
tastische Vorstellungen scheint Drossbach 4) zu haben, wenn er sagt, bei 
der passenden Mischung der Erden trete deshalb starkes Leuchten ein, weil 
dann Resonanz zwischen den Erdtheilchen und der Flamme vorhanden sei. 

Eine Untersuchung der Frage führte St. John •^) durch. Er will zuerst 
feststellen, ob die Auerstrümpfe überhaupt im gewöhnlichen Sinne des Wortes 
phosphoresciren unter Funken- oder Kathodenstrahlen oder fluoresciren, allein 
er findet nichts derart. (Swinton^) freilich findet später, dass die Strümpfe 
unter Kathodenstrahlen sehr stark leuchten, dass es aber für die Helligkeit 
einen geringen Unterschied macht, ob man reine Thorerde oder eine Mischung 
mit lo/o Cer nimmt, während im Bunsenbrenner die Mischung 11 Mal so hell 
sei, als das reine Thor.) Dann erhitzt St. John verschiedene Körper im Ofen 
auf 11 00^ bis 1200<> und misst die Stärke des von ihnen ausgesandten Lichtes 
der Wellenlänge 5150. Dabei erhält er z.B.: Platin 1.00, Magnesia 3.81, 
Zirconoxyd 4.04, Erbiumoxyd 3.35, Lanthanoxyd 2.27. — Die Lichtstärke 



1) E. L. Nichols and B. W. Snow, On the character of the light emitted by incandes* 
Cent zinc oxide. Phil. Mag. (5) 88. p. 19— 2S (1892). 

2) E. L. Nichols, Laboratory Manual of Physics, Vol. 2, p. 338 und 373*. 

3) Nach Angabe yon Bunte. 

4) G. P. Drossbach, lieber die sogenannte Luminescenz. J. f. Gasbeleuchtung 1897*. 
Chem. Centralbl. 1897, 2 p. 324. 

5) Ch. E. St. John, üeber die Vergleichung des LichtemissionsvermögenB der Körper 
bei hohen Temperaturen und über den Auerschen Brenner. Wiedem. Ann. 66. p. 433 — 450 (1895 1. 

6) A. A. Campbell Swinton, On the luminosity of the rare earths when heated in 
vacuo by means of cathode rays. Proc. Roy. Soc. 65. p. 115—119 (1899). 



Strahlung der Oase. 161 

nimmt nicht mit der Zeit ab, wie es im Brenner der Fall ist, weil sich dort 
die Structur ändert. St. John schliesst also, das Licht des Auerbrenners sei 
eine einfache Folge der Temperatursteigerung; das Licht werde relativ so 
stark, weil das Emissionsvermögen der Erden sehr gross sei, weil ihre Wärme- 
leitungsf&higkeit sehr gering sei und die Vertheilung sehr fein, wodurch be- 
wirkt werde, dass die Temperatur sehr hoch steige. 

Diese Erklärung ist offenbar unbefriedigend, sie macht gar keinen Ver- 
such aufzuklären, weshalb grade dies Gemisch so auffallend günstig ist. Man 
sollte erwarten, dass z. B. reines Zircon noch mehr Licht gebe, wovon doch 
keine Bede ist Man sollte ebenso erwarten, dass eine gewöhnliche leuchtende 
Flamme, in welcher noch viel feiner vertheilter Russ strahlt, der doch ver- 
muthlich dem schwarzen Körper noch näher steht, noch heller sein würde. 

HO. Eine neue Idee zur Erklärung führt Bunte ^ ein. Killing«) 

hatte geftinden, dass die fein vertheilten Erden eine katalytische Wirkung auf 

die Gase ausüben, wie wir sie z. B. am Platinrohr kennen. Wenn man gegen 

einen ausgeglühten Strumpf Leuchtgas strömen lässt, so wird dasselbe im 

Strumpf verdichtet und erhitzt ihn bis zum Glühen. Bringen wir einen solchen 

Strumpf in ein brennbares Gasgemisch, dessen Temperatur noch etwa 300^ 

unter der Entzündungstemperatur liegt, so entzündet sich das Gas. Bunte 

nimmt nun an, dass auch in der hohen Temperatur der Bunsenflamme ein 

solcher Vorgang stattfinde, und dadurch die Temperatur um etwa 300^ erhöht 

werde, so dass das starke Licht nur auf der höheren Temperatur beruhe. 

Das halte ich nun für recht zweifelhaft; mit wachsender Temperatur nimmt 

die katalytische Wirkung ab. Auch die Erklärung für die Nothwendigkeit 

der besonderen Mischung halte ich für nicht brauchbar: Bunte sagt, die 

katalytische Wirkung werde nur von Cer hervorgebracht; das Thor diene nur 

als sehr fein vertheilter Träger, der hoch erhitzt wii'd. Es sei die Mischung 

am günstigsten, bei welcher so wenig Cer wie möglich vorhanden sei, aber 

genug, um auf die ganze Gasmasse katalytisch zu wirken. Mir scheint das 

alles nicht bewiesen, sondern nur angenommen. Bunte kommt übrigens zu 

der Aufstellung dieser Erklärung, da er sich überzeugt zu haben glaubt, dass 

die Erden kein höheres Emissionsvermögen haben, als andere Körper, z. B. 

Kohle, Magnesia, auch reines Thor und Auermischung sich nicht unterscheiden. 

Er findet das, indem er wieder einmal den falschen Versuch von Becquerel 

ausfuhrt, mehrere Körper zugleich oder auch nach einander in einem nahezu 

geschlossenen Hohlraum zu erhitzen. Da muss er natürlich von allen die 

gleiche Intensität erhalten, die des schwarzen Körpers 3). 

111. Gegen die katalytische Wirkung sprechen sich auch Le Chatelier 



1) H. Bunte, Üeber die neuere Entwickelung der Flammenbeleuchtung. Ber. Chem. 
Ges. 8L p. 5—25 (1897). 

2) Killing, J. f. Gasbeleuchtung 1896, p. 697*. 

3) Vergl. § 15 und 77. 

Kayser, Spwtroficopie. II. 11 



162 Kapitel III. 

und BoudouardO aus, da sie beobachten, dass der Strumpf genau ebenso 
hell leuchtet, wenn man ihn in verbrannten Gasen erhitzt. Diese Autoren 
vergleichen die Strahlung mit der eines Spaltes, also eines angenähert schwarzen 
Körpers und finden, dass die Strahlung des Strumpfes far keine Wellenlänge 
grösser ist, als die des schwarzen Körpers. Es ist also durchaus unnöthig, 
eine andere Quelle des Leuchtens anzunehmen, als die hohe Temperatur. Sie 
vergleichen dann die Helligkeit in verschiedenen Spectralregionen für Platin, 
Eisenoxyd, den Auerstrumpf, die Oxyde von Thor, Cer, Lanthan, Uran; sie 
finden, dass für den Auerstrumpf die Intensität unverhältnissmässig wächst, 
wenn man zu kürzeren Wellenlängen geht, und sie erklären daher die Strah- 
lung für die eines gefärbten Körpers, d. h. eines solchen , der namentlich die 
sichtbaren und noch mehr die kürzesten Wellen absorbirt und emittirt. Dass 
die ultrarothen Strahlen schwächer emittirt werden, ist aber eine reine Hypo- 
these. Die Autoren meinen nun, da die Wärmestrahlen schwächer emittirt 
werden, als von einem schwarzen Körper, so müsse die Temperatur des 
Strumpfes im Bunsenbrenner wesentlich höher werden, als die eines schwarzen 
Körpers unter denselben umständen werden würde, und die Folge davon sei 
erhöhte Emission, und Emission kürzerer Wellen. Man sieht, dass hier wieder 
gar kein Versuch gemacht wird, den merkwürdigsten Theil der ganzen Er- 
scheinung zu erklären, dass nämlich nur diese eine Mischung so wirksam ist, 
während die Bestandtheile für sich ganz schwach leuchten. Uebrigens geben 
Lummer und Pringsheim*^) an, die Energieturve des Auerlichtes unter- 
scheide sich nicht wesentlich von der eines schwarzen Körpers derselben Tem- 
peratur, und damit fiele so wie so die ganze Erklärung. 

N e r n s t und B o s e 3) machen ganz ähnliche Versuche und Schlüsse. Sie 
glauben durch photometrische Messungen zu finden, dass das Auerlicht ärmer 
an rothen Strahlen sei, als eine etwa gleich helle Glühlampe, nehmen dasselbe 
ohne Weiteres für ultrarothe Strahlung an und sagen, da der Glühkörper weniger 
Wärme ausstrahle, als andere Substanzen, werde er in der Flamme höher 
erhitzt. Auch dieser Erklärung wird also durch die Angaben voü Lummer 
und Pringsheim widersprochen. Nernst und Böse zeigen weiter, dass 
katalytische Wirkung nicht in Frage kommt: von zwei Fäden aus seltenen 
Erden wird der eine in der Flamme, der andere durch Strom erhitzt; wenn 
die Temperatur gleich ist, was durch den electrischen Widerstand controUirt 
wird, ist auch die Ausstrahlung dieselbe. 

Thiele 4) bringt einen Auerstrumpf in den Funkenstrom eines mit 

1) H. Le Chatelier et 0. Boudouard, Sur la radiation des manchons ä incandes- 
cence. C. R. 126. p. 1861—1864 (1898). 

2) 0. Lummer und E. Pringsheim, Temperaturbestimmung fester glühender Körper. 
Verh. deutsche Phys. Ges. 1. p. 230— 235 (1899). Es ist zu bedauern, dass die Verfasser die 
Energiecurve nicht veröffentlicht haben. 

3) W. Nernst und E. Böse, Zur Theorie des Auerlichts. Physik. Zs. 1. p.,289— 291 (1900). 

4) H. Thiele, Ueber das Leuchten der Auer- Glühkörper. Ber. Chem. Ges. 38, 1- 
p. 183—187 (1900). 



Strahlung der Gase. 163 

Wehnelt- Unterbrecher betriebenen Inductors, der nahe das Aussehen eines 
Flammenbogens hat. Dabei zeigt sich nichts Auffallendes in der Lichtemission, 
namentlich kein Unterschied für verschiedene Mischungen von Cer und Thor. 
Thiele meint, das könne daran liegen, dass ein Theil der Electricitätsaus- 
gleJchnng durch Leitung im Strumpfe stattfinde, dass verschiedene Mischungen 
verschieden gut leiten, und dadurch die Resultate gefälscht werden. Nun 
entsteht über dem eigentlichen Bogen eine Art von Flamme*); Thiele meint, 
hier könne keine Electricitätsleitung mehr in Betracht kommen, und erhitzt 
die Strümpfe in ihr; dabei findet er, dass die Auermischung erheblich stärker 
leuchtet, und er schliesst, diese Mischung habe ein speciflsches Emissionsvermögen. 
Alles zusammen macht es wahrscheinlich, dass wir es im Auerlicht zwar 
mit der Strahlung eines festen Körpers durch Wärme zu thun haben , aber 
aufgeklärt ist die Erscheinung noch nicht. 

112. Bevor ich weiter gehe, will ich die Namen besprechen, welche für 
die uns beschäftigenden Erscheinungen eingeführt worden sind und welche 
vielfach kürzeren Ausdruck gestatten. E. Wiedemann hat das Verdienst, 
zuerst die Vorstellung von der Entstehung des Lichtes durch andere als 
Wärmeenergie stärker betont zu haben, und er hat auch zuerst für diese 
Fälle bestimmte Namen eingeführt. Er spricht 2j von normalem Leuchten, 
wenn dasselbe Folge von Wärme ist, in allen übrigen Fällen von Lumi- 
neseenz. Dabei wird durch einen Vorsatz angedeutet, woher die Energie 
genommen wird; so bekommen wir Chemiluminescenz, wenn chemische 
Wirkungen das Licht erzeugen, Photoluminescenz bei der Fluorescenz 
und Phosphorescenz, die durch einfallendes Licht erregt werden, Electro- 
luminecenz z. B. in den Geisslerschen Röhren, Tribo- und Piezo-Lu- 
minescenz, wenn Licht beim Reiben oder Brechen auftritt, Kathodo- 
luminescenz, wenn die Kathodenstrahlen das Leuchten erregen, u. s. w. 
Diese Namen sind recht bequem, aber man darf nicht vergessen, wie es mir 
in manchen neueren Arbeiten zu geschehen scheint, dass es eben nur Namen 
sind, die über das Wesen der Sache nichts aussagen. Wir sind in der Er- 
kenntniss dessen, was im Geisslerrohr vorgeht, wenn das Gas leuchtet, nicht 
um ein Haar breit weiter, wenn wir sagen: es ist Electroluminescenz. Wiede- 
mann spricht auch von einer Luminescenztemperatur für irgend eine Wellen- 
länge und versteht darunter die Temperatur, auf welche der betreffende Körper 
erhitzt werden müsste, um für dieselbe Wellenlänge dieselbe Intensität zu 
geben, wenn er nur durch Wärme strahlte. 

R. V. Helmholtz^) führt für die beiden Arten des Leuchtens die Namen 

1) Dies wird wohl die zuerst vonCrookes beobachtete Verbrennung von Stickstoff und 
Sauerstoff der Luft sein. Siehe W. Crookes, The flame of burning nitrogen. Chem. News 
es. p. 301 (1S92). 

2) B. Wiedemann, lieber Fluorescenz und Phosphorescenz. Wiedem. Ann. 84. p. 446 
—463 (1888). 

3) R. V.Helm hol tz, Die Licht- und Wärmestrahlung verbrennender Gase. Verb. d. Ver. 
z. Beförder. d. Gewerbefl. in Deutschi. 1SS9. Auch bei L. Simion, Berlin 1S90. Siehe p. 28. 

11* 



164 Kapitel HI. 

reguläre und irreguläre Strahlung ein, Warburg *) spricht von therm- 
actinen und allactinen Processen, je nachdem das Licht nur auf Kosten 
von Wärmeenergie oder auch anderer Energie erzeugt wird. Am gebräuch- 
lichsten sind aber die Bezeichnungen von Wiedemann geworden. 

b) Flammen. 

118« Wenn wir nun wieder zu den Vorgängen in Flammen zurückkehren, 
welche durch Salze gefärbt sind, so dass sie uns das Spectrum zeigen, so tritt 
die Frage an uns heran : welches sind die chemischen Processe, welche sich in 
der Flamme abspielen? Eine entschiedene Antwort darauf lässt sich aber 
leider nicht geben. Fiüher nahm man einfach an, bei der hohen Temperatur 
der Flamme werde das Salz einfach dissociirt, und die freien Metallatome 
sendeten das Licht aus. So erklären Kirchhoff und Bunsen^) das Auf- 
treten immer desselben Spectrums bei allen Salzen desselben Metalles, „weil 
die von uns verflüchtigten Salze bei der Temperatur der Flamme nicht be- 
stehen blieben, sondern zerfielen, so dass es immer die Dämpfe des freien 
Metalls waren, welche die Linien desselben erzeugten." Aber schon die Unter- 
suchungen von Mitscherlich brachten Schwierigkeiten, indem sie zeigten, 
dass vielfach gar nicht die Linien des Metalls, sondern des Oxyds, oder unter 
Umständen auch anderer Verbindungen, auftreten. Wir wissen, dass in der 
Flamme Stellen vorhanden sind, wo dui'ch die Flammengase Reductionen her- 
vorgebracht werden, andererseits Theile, wo durch die äussere Luft Oxydationen 
eintreten. Nun ist in manchen Fällen in der That das Spectrum des Flammen- 
kerns verschieden von dem der Flammenhülle, aber durchaus nicht in allen 
Fällen. So zeigen Natriumsalze überall das Spectrum des Natriums, auch in 
den Theilen, wo zweifellos lebhafte Oxydation vorhanden ist, und es ist nicht 
recht verständlich, wie hier metallisches Natrium existiren kann. 

Es finden sich in der Litteratur eine ganze Reihe von Bemerkungen über 
die Vorgänge in einzelnen bestimmten Fällen, welche aber alle hypothetischer 
Natur sind und keine allgemeinen Fingerzeige geben. Ich will mich daher 
darauf beschränken, hier auf einige Abhandlungen von Smithells^) hinzu- 
weisen, in denen einige der auftretenden Schwierigkeiten für bestimmte Fälle 
genauer discutirt werden. S m i t h e 1 1 s glaubt einen Ausweg aus den chemischen 
Schwierigkeiten zu finden, indem er eine schon früher wiederholt aufgestellte 
Hypothese annimmt, in den Flammen entständen nicht gewöhnliche Atome, 
sondern Ionen. Zur Besprechung dieser Hypothese wollen wir uns nun wenden. 

114. Die Litteratui' über Beziehungen zwischen Flammen und Electricität 
ist ausserordentlich umfangreich, und es ist natürlich nicht meine Aufgabe, 

1) E. War bürg, Lehrbuch der Experimentalphysik. Freiburg bei Mohr, 1893, p. 271. 

2) G. Eirchhoff und R. Bunsen, Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungeu. 
Pogg. Ann. U8. p. 837—381 (1861). Siehe p. 381. 

3) A. Smithells, The luminosity of gases. Phil. Mag. (5) 87. p. 245—259 (1894); ibid. 
(5)89. p. 122—133 (1895). A. Smithells, H. M. Dawson, H.A.Wilson, The electrical 
conductivity and luminosity of flames containing vaporised salts. Phil.Trans. 108A. p. 89—128(1899). 



Strahlnng der Gase. 165 

diese Beziehungen hier ausführlich zu erörtern; inWiedemann's Electricität 
wird man das Meiste darüber finden. Ich will nur einige Arbeiten, die sich 
specieller mit unseren Fragen über die Flammen beschäftigen, hier be- 
sprechen. 

Hittorf ^) bat in der schon citirten wichtigen Abhandlung aus dem Jahre 
1879 zwei Beobachtungen mitgetheilt, die uns interessiren : wenn durch ein ver- 
dünntes Gas eine Glimmentladung geht, so wird das Gas leitend, so dass es 
quer gegen die Eichtung der ersten Entladung einer sehr kleinen electro- 
motorischen Kraft den Durchgang gestattet. Diese Erscheinung wird durch 
Entstehung von Ionen im Gase erklärt, also durch eine Electrolyse des Gases. 
— Wenn man die Enden einer Batterie in einiger Entfernung sich gegenüber 
stellt, so dass der Widerstand der Luft zu gross ist, um einen Uebergang der 
Electricität zu gestatten, und bringt nun zwischen die Electroden eine mit 
Kalisalz gef&rbte Flamme, so tritt eine Erhöhung der Leitfähigkeit auf, die 
Entladung setzt ein. — 6iese2) hat Untersuchungen über Flammen ausgeführt, 
welche ergaben, dass nicht nur die Flamme selbst leitet, sondern auch die von 
ihr aufgestiegenen verbrannten Gase. Giese erklärt dies durch die Annahme, 
in der Flamme werden Ionen gebildet, welche noch eine Zeit lang bestehen 
bleiben, bis sie sich durch Wiedervereinigung entladen haben. — Arrhenius'') 
spricht es vielleicht zuerst entschieden aus. Leuchten und Leitungsfahigkeit 
gehen Hand in Hand. Wie Hittorf und Siemens gefunden, dass erhitzte 
Luft nicht leuchtet, so findet er, dass sie bei 600 <^ auch nicht leitet^). Auch 
die nicht leuchtende Bunsenflamme leite kaum; sobald man ein Salz hinein- 
. bringt, welches die Flamme färbt, leitet sie auch. — Gegen die Angabe, die 
gefärbte Flamme leite, wenden sich zwar Wiedemann und Ebert*), aber 
wie alle späteren Untersuchungen zeigen, mit Unrecht. 

Die Annahme, das Leiten der Flamme beruhe auf einer Bildung von Ionen 
durch die chemischen Processe in der Flamme, erhält nun eine Stütze auf ganz 
anderem Wege. E. v. Helmholtz«) hatte Versuche über die Condensation 
von Wasserdampf, Nebelbildung, ausgeführt, und dabei z. B. gefunden, dass 
dieselbe hervorgerufen werde einerseits durch electrisirte Luft, andererseits 
durch Flammengase. Er hatte es wahrscheinlich machen können, dass in diesen 
Fällen nicht Staubtheilchen als Nebelkerne wirken, sondern Ionen, die in beiden 
Fällen erzeugt werden. In einer mit Richarz gemeinsam ausgeführten Unter- 

1) W. Hittorf, Wiedem. Ann. 7. p. 614 und 603 (1879). 

2) W. Giese, Experimentelle Beiträge zur Kenntniss vom electrischen Leitungsver- 
mögen der Flammengase. Wiedem. Ann. 17. p. 236—257, 519—550 (1882). 

3) Sv. Arrhenius, üeber das Leitungs vermögen der phosphorescirenden Luft. Bih. 
tül. k. Sv. Vetensk. Akad. Handl. 18, 1. p. 1—28 (1887), auch Wiedem. Ann. 82. p. 545—572 (1887). 

4) Hittorf findet grade im Gregentheil, dass das nichtleuchtende Gas gut leitet! 
5)E. Wiedemann und H. Ebert, Ueber electrische Entladungen in Gasen und 

Flammen. Wiedem. Ann. 85. p. 209—264 (1888). 

6) R. V. flelmholtz, Versuche mit einem Dampfstrahl. Wiedem. Ann. 82. p. 1— 
19 (1887). 



166 Kapitel III. 

suchung wird diese Annahme einer strengeren Prüfung unterworfen und ge- 
zeigt, dass überall, wo ein chemischer Process vor sich geht, auch wenn dessen 
Producte gasförmiger Natur sind, die Bedingungen für Nebelbildung gegeben 
sind. Dasselbe ist der Fall, wenn wir Gase electrisiren, auch wenn sie sorg- 
fältig von allen festen Theilchen gereinigt sind. Die Verfasser wissen es im 
ganzen wahrscheinlich zu machen, dass immer Ionen die wichtigsten Nebel- 
bildner sind, dass also solche in den Flammen entstehen. 

Arrhenius^) untersucht nun genauer die Leitfähigkeit von Flammen, 
die durch Salze gefärbt sind. Er benutzt den Zerstäuber von Gouy^) und 
verschieden concentrirte Lösungen, und findet — , aber im Wesentlichen nur 
für die Alkalien — , dass die Leitfähigkeit unabhängig von der Art des Salzes, 
abhängig nur von der Menge des in der Flamme vorhandenen Metalls sei; und 
zwar soll die Leitfähigkeit proportional der Wurzel aus der Concentration 
wachsen. Da Gouy*) gefunden hat, dass die Helligkeit der auf gleiche Weise 
gefärbten Flammen ebenfalls proportional der Wurzel aus der Concentration 
wächst, so stimmt dies sehr gut mit der Hypothese von Arrhenius, dass 
Leuchten und Leiten einander proportional sind, beides nur durch die vor- 
handenen Ionen hervorgebracht wird, in den Flammen also Electrolyse vor- 
handen sei. Sowohl gegen die Versuche als gegen ihre Deutung Hesse sich 
vielerlei einwenden ; ich will indessen nicht näher darauf eingehen, da spätere 
Versuche die Unrichtigkeit erwiesen haben. Nur ein Resultat sei noch er- 
wähnt: die Leitfähigkeiten von Li, Na, K, Rb, Cs sollen sich verhalten, wie 
2.5 : 8.5 : 64 : 82 : 116, d. h. die Leitfähigkeit wächst mit dem Atomgewicht. Die 
Empfindlichkeit der spectralanalytischen Flammenreactionen hat aber im Ganzen 
den umgekehrten Gang, und da sie im Wesentlichen der Helligkeit proportional 
ist, so ergiebt sich aus diesem Vergleich verschiedener Elemente, dass Leit- 
fähigkeit und Helligkeit umgekehrt proportional sind, ein Resultat, das 
Arrhenius' Ansicht widerspricht. 

Zahlreiche hierher gehörige Versuche sind von Hemptinne *) ausgeführt 
worden, welche beweisen, dass die Verhältnisse viel verwickelter sind. Er will 
zuerst sehen, ob Gase, während sie chemisch reagiren, Leitfähigkeit erhalten, 
da sich dabei sicher Ionen bilden; aber sie leiten nicht. Dann untersucht er, 
ob dissociirte Gase leiten: Chlorammonium leitet mit steigender Temperatur 
immer besser. HCl leitet auch bei höheren Temperaturen, aber auch schon 



1) B. y. Helmholtz und F. Richarz, Ueber die Einwirkung chemischer und elec- 
trischer Processe auf den Dampfstrahl und über die Dissociation der Gase, insbesondere des 
Sauerstoffs. Wiedem. Ann. 40. p. 161—202 (1890). 

2) Sv. Arrhenius, üeber die Leitung von Electricität durch heisse Salzdämpfe. 
Wiedem. Ann. 42. p. IS— 76 (1891). 

3) Siehe Bd. I, p. 149. 

4) A. Gouy, ßecherches photomßtriques sur les flammes colorßes. Ann. chim. et pbys. 
(5) 18. p. 5—101 (1879), siehe p. 93. 

5) A. de Hemptinne, Ueber die electrische Leitfähigkeit der Flamme und der Qttse. 
Zs. f. physik. Chem. 12 p. 244-274 (1893). 



Strahlnng der Gase. 167 

bei solchen, wo noch kaum Dissociation vorlianden ist ; andere Gase leiten nicht, 
aach wenn sie zweifellos dissocürt sind. Dann findet Hemptinne, dass 
Leitang durch Gase nur eintritt^ wenn die Electroden heiss sind, dass aber 
heisse Electroden nicht eine genügende Bedingung für Leitfähigkeit sind, 
ebenso wie Leitfähigkeit nur vorhanden, wenn das Gas dissocürt ist, aber Disso- 
ciation genfigt noch nicht für das Bestehen von Leitfähigkeit. 

Wilson 1) giebt an, die Ionisation der Salzlösungen in Flammen sei nicht 
in der Flamme vorhanden, sondern trete nur an den in die Flamme getauchten 
Electroden ein. Die negativen Ionen bewegen sich wesentlich schneller, als 
die positiven, was fÄr Flammengase auch schon McClelland^) gefunden hatte. 

Am wichtigsten scheint mir eine Abhandlung von Smithells, Dawson 
und Wilson 3). Sie finden, dass nur bei sehr geringen Concentrationen und 
nur bei den Haloidverbindungen der Alkalien das Gesetz von Arrhenius 
angenähert gilt, dass die Leitfähigkeit proportional der Wurzel aus der Con- 
centration sei. In allen übrigen Fällen gilt es durchaus nicht. Der wichtigste 
Versuch aber ist folgender: schon Mitscherlich*) und dannGouy^) hatten 
beobachtet, dass wenn man in eine Gasflamme Salzsäure oder Chloroformdämpfe 
fuhrt, die Färbung der Flamme durch Salze ausserordentlich stark verringert 
wird, fast verschwindet. Die Verfasser messen nun die Leitfähigkeit solcher 
Flammen und finden sie kaum geändert gegen die gewöhnliche Flamme. Sie 
schliessen daraus, wie mir scheint, mit vollem ßecht, dass die Leitfähigkeit der 
mit Salzen gefärbten Flammen nichts mit der Helligkeit der Spectrallinien zu 
thun habe. Damit ist dann aber auch ausgesprochen, dass das Leuchten dieser 
Flammen nichts mit den in ihnen gebildeten Ionen zu thun habe. 

Es wäre noch eine neueste Abhandlung von Marx^) zu erwähnen. Er 
bestätigt den Einfluss der Temperatur der Electroden und meint die Disso- 
ciation in den Flammen entstehe „durch die electromagnetische Resonanz des 
OH-Ions auf ultra-rothe Strahlung." 

Fassen wir nun alles zusammen, was über das Leuchten in Flammen 
aus den besprochenen Arbeiten hervorgeht, so denke ich,^ ist mein anfänglicher 
Ausspruch, dass wir gar nichts wissen, gerechtfertigt. Es ist freilich wahr- 
scheinlich gemacht, dass das zu discontinuirlichen Spectren zerlegbare Licht 
in vielen Fällen nicht auf directer Wirkung der Temperatur beruht, sondern 

1) H.A. Wilson, On the electrical conductivity of flames containing salf vaponrs. 
Proc Roy. Soc 66. p. 120—123 (1899). 

2) J. A. Mc Clelland, On the conductivity of the hot gases from flames. Phil. Mag. 
5) 46. p. 29—42 (1898). 

3) A. Smithells, H. W. Dawson, H. A. Wilson. The electrical conductivity and lu- 
minoflity of flames containing vaporised salts. Phil. Trans. 193 A. p. 89—128 (1899). 

4) A. Mitscherlich, Pogg. Ann. 116. p. 499—507 (1862) und Pogg. Ann. 121. p. 459 
—488 (1864), siehe p. 472. 

5) A. Gouy, Sur les caracteres des flammes chargees de poussiere saline. C. R. 85. 
p. 439—442 (1877). 

6) E. Marx, üeher den Potentialfall und die Dissociation in Flammengasen. Göttinger 
Nachr. 1900, p. 34—67. Drudes Ann. 2. p. 768—797 (1900). 



168 Kapitel III. 

dass die bei den chemischen Processen frei werdende Energie zum Theil direct 
in Lichtschwingungen umgewandelt wird. Aber in welchen Fällen diese Er- 
klärung zutrifft, in welchen nicht, welcher Art in den einzelnen Fällen die 
chemischen Processe sind, ob dabei Ionen entstehen und ob sie irgend etwas 
mit dem Leuchten zu thun haben, alles das sind Fragen, deren sichere Be- 
antwortung der Zukunft überlassen bleiben müssen. 

115. Eine ganz specielle Frage möge hier zum Schlüsse noch kurz berührt 
werden, welche namentlich für die Astrophysik von Interesse ist, die nach 
den Bedingungen für das Auftreten der Wasserstoff linien. Plücker*) giebt 
an, er habe in der Knallgasflamme diese Linien gesehen. Dem widerspricht 
allerdings eine Aeusserung von Hittorf^), dem Mitarbeiter Plückers in 
späteren Jahren; er sagt, dass er undPlücker die characteristischen Linien 
des Wasserstoffs in der Knallgasflamme vergebens gesucht hätten. So mag 
denn die erste Beobachtung von Pitt ck er ein später von ihm selbst als 
solcher erkannter Irrthum gewesen sein. Ebenso wird auch eine von Secchi^) 
berichtete Beobachtung vonDeville zu erklären sein. Li veing^) hat jeden- 
falls die Linien in der Flamme auf keine Weise erhalten können, während sie 
im Bogen häufig^) gefunden sind; in Geisslerröhren gehören sie bekanntlich 
zu den am leichtesten erscheinenden Linien und hier zeigen sie auch Selbst- 
umkehr «), ebenso bei Funken in Wasserstoff von grösserem Druck. Es ist 
daher besonders von Astrophysikern wiederholt die Vermuthung ausgesprochen 
worden, die Linien könnten nur durch electrische Einwirkung entstehen, und 
man hat daher aus den Protuberanzen electrische Entladungen machen wollen. 

Dem gegenüber ist es von Interesse, dass die Wasserstofflinien auch in 
Flammen constatirt worden sind, wenn auch unter nicht genauer erkannten 
Bedingungen. Sowohl Watts ^, als Hartley^) haben sie umgekehrt in den 

1) J. Plücker, Ueber recurrente Ströme und ihre Anwendung zur Darstellung von 
Gasspectren. Pogg. Ann. 116. p. 27—54 (1862), siehe p. 48. 

2) V^''. Hittorf, Wiedem. Ann. 7. p. 578. 

3) A. Secchi, Atti a«c. Nuovi Lincei 25. p. 395—412 (1872). 

4) G. D. Liveing, Note on Plücker's supposed detection of the line-spectrum of hydro- 
gen in the oxyhydrogen flame. Phil. Mag. (5) 84. p. 371—375 (1892). 

5) A. Secchi, Sur le spectre du fer et de quelques autres metaux dans Tarc voltaique. 
C. R. 77. p. 173 — 177 (1873). D. v. Monckhoven, De l'ßlargissement des raies spectrales de 
l'hydrog^ne. C. R. 95. p. 378—381 (1882). G. D. Liveing and J. Dewar, On the spectra of 
the Compounds of carbon with hydrogen and nitrogen. Proc. Roy. Soc. 80. p. 152 — 162 (1880). 
G. D. Liveing and J. Dewar, Note on the reversal of hydrogen lines, and on the outburst 
of hydrogen lines when water is dropped into the arc. Proc. Roy. Soc. 85. p. 74 — 76 (1883). 
L. Thomas et Ch. Tröpied, Sur l'application des hautes temperatures a l'observation du 
spectre de l'hydrogene. C. R. 109. p. 524 — 525 (1889). 0. H. Basquin , The spectrum of hy- 
drogen given by the metallic arc of tin, copper, silver etc. Astrophys. J. 14. p. 1 — 16 (1901). 

6) G. D. Liveing and J. Dewar , Proc. Roy. Soc. 86. p. 74—76 (1883); V. Schumann, 
The hydrogen line H^ in the spectrum of Nova Aurigae and in the spectrum of vaeuum tubes. 
Astron. & Astrophys. 12. p. 159 — 166 (1893). Auch Hasselberg und Fi6vez wären zu nennen. 

7) M. Watts, On the spectrum of the Bessemer flame. Phil. Mag. (4) 84. p. 437— 
440 (1867). 

8) W. N. Hartley, Flame spectra at high temperatures. — Part. III. The spectroscopic 



Strahlung der Gase. 169 

beim Bessemerprocess aus dem Converter aufsteigenden Flammen gesehen, und 
zwar beide bei besonders nassem Wetter. Da Hartley die Linien sogar 
photographirt hat, ist ein Irrthum ganz ausgeschlossen. 

c) Electrisch erregte Gase. 

116. Wir verlassen damit die Fragen nach dem Ursprung des Lichtes 
bei Flammen und wenden uns zum Bogen. Auch hier ist alles noch im Dunkel. 
Wegen der so viel höheren Temperatur kennen wir hier eher erwarten, normale 
Strahlung zu erhalten, während andererseits die sich in den Dämpfen ab- 
spielenden electrischen Vorgänge es nahe legen, auch in ihnen eine directe 
Quelle der Lichtenergie zu sehen. Im ersten Bande ^) sind die Untersuchungen 
über die Temperatur des Bogens ausführlich besprochen; es hat sich gezeigt, 
dass die positive Kohle, von welcher sich die Dämpfe vornehmlich entwickeln, 
etwa 4000^ abs. l^esitzt, dass aber wahrscheinlich der Bogen selbst noch höhere 
Temperatur hat Seine Temperatur ist nicht wie die der Kohlen begrenzt 
durch den Sublimationspunkt und kann unbegrenzt steigen; sie wird daher 
wahrscheinlich von der Stromstärke und von der Natur des Dampfes abhängen. 
Von der möglichen Höhe der Temperatur aber haben wir keine Ahnung. 

Beim Bogen liegt es viel näher an eine electrolytische Leitung zu denken, 
als bei den Flammen, und die dafür sprechenden Versuche sind im. ersten 
Bande 2) angeführt worden. Sie haben nach meiner Meinung den gewünschten 
Beweis nicht erbracht, wenn auch mancherlei Beobachtungen sich bequem so 
deuten lassen. So wissen wir nicht, ob wir es im Bogen mit einem Luminescenz- 
vorgang oder mit regulärer Strahlung zu thun haben. Die gerade hier so 
häufig auftretenden Erscheinungen der Selbstumkehrung könnten vielleicht zu 
Gunsten der regulären Strahlung gedeutet werden, da sie wenigstens qualitativ 
das Kirchhoff sehe Gesetz gültig erscheinen lassen, xluch der oben (p. 157) 
erwähnte Versuch von Liveing und De war, bei welchem Metallspectra in 
von aussen erhitzten Kohlestäben erzeugt wurden, und bei dem sich Spectra 
ergaben, die ihrem Charakter nach zwischen Bogenspectren und Knallgasspectren 
stehen, kann für normale Strahlung sprechen. 

Paschen 2) schliesst dagegen aus einem von mir angestellten Versuch, 
dass es sich um Luminescenz handle, und ich habe früher diese Deutung auch 
für richtig gehalten, bin aber jetzt anderer Ansicht. Wenn es sich um reguläre 
Strahlung handelt, so kann ihre Intensität nie grösser sein, als die des schwarzen 
Körpers gleicher Temperatur. Vergleicht man aber das Spectrum der posi- 
tiven Kohle, welche man bei der hohen Temperatur angenähert als schwarzen 

phenomena and thermo-chemistry of the Bessemer Process. Phil. Trans. 185, A. p. 1041—1091 
(1S94), siehe p. 1061. Auch. Proc. Roy. Soc. 56. p. 193—199 (1894). 

1) Band I, §§ 152—156. 

2) Band I, §§ 162—165. 

3) F. Paschen, Notiz über die Gültigkeit des Kirchhoffschen Gesetzes von der Emission. 
Wiedem. Ann. 5L p. 40-46 (1894). 



170 Kapitel III. 

Körper betrachten kann, mit dem des Bogens, so sieht man, dass die Intensität 
der Linien des Bogens ausserordentlich überlegen ist, und Paschen schloss 
daraus, der Bogen strahle stärker als der schwarze Körper. Da aber der 
Bogen wesentlich heisser sein kann, und da die Strahlung, wie wir aus den 
neueren Untersuchungen wissen, so ausserordentlich stark mit der Temperatur 
wächst, so kann eine TemperaturdiflFerenz von 500^ oder 1 000^ den Intensitäts- 
unterschied erklären. Jedenfalls scheint mir der Beweis für Luminescenz des 
Bogens nicht erbracht. Es wäre sehr erwünscht, wenn Versuche über das 
Emissionsvermögen und Absorptionsvermögen des Bogens ausgeführt würden, 
die freilich grosse, aber doch wohl überwindliche Schwierigkeiten bieten würden. 

Noch zwei Arbeiten sind zu nennen, die diese Frage zu lösen suchen: 
Crew und Basquin^) photographiren den Bogen, der in einem geschlossenen 
Gefäss in verschiedenen Gasen erzeugt ist, unmittelbar, nachdem der Strom 
unterbrochen worden ist. Wenn Eisenstäbe in Wasserstoff gebrannt haben, 
so bleibt eine leuchtende Wolke zurück, welche die Wassel-stofflinien zeigt 
Chemisch reines Zink oder Magnesium dagegen zeigen kein Nachleuchten. 
Als Resultat ergiebt sich, dass Metalldämpfe, die auf die Temperatur des Bogens 
erhitzt waren, nach 0,001 Secunde kein characteristisches Spectrum mehr geben. 
Ob man aber daraus schliessen soll, dass sich die Dämpfe nur so schnell ab- 
kühlen, oder ob man annehmen muss, dass allein die Wirkung des Stromes, 
sei sie chemischer oder electrischer Natur, das Leuchten bedingt, bleibt unent- 
schieden. 

Aehnliche Versuche, die mir aber auch keine eindeutige Erklärung zu 
geben scheinen, fuhrt Brown 2) aus. 

117. Gehen wir nun zu den electrischen Entladungen über, so werden 
die Erscheinungen abermals verwickelter und unbekannter. Wir könnten zu- 
nächst versuchen, eine Unterscheidung zwischen Entladungen zwischen Metall- 
electroden bei Atmosphärendruck und den in verdünnten Gasen zu machen, 
da die Erscheinungen dabei wesentlich yerschieden sind: im ersten Falle er- 
halten wir ja besonders die Linien der Metallelectroden, im zweiten sind diese 
fast ohne Einfluss, wir sehen nur die Spectra der Gase, und das ganze Aus- 
sehen der Entladung ist ein anderes. Mir scheint, dass noch vielfach ange- 
nommen wird, dass wir im ersten Falle eine reine Wärmewirkung vor uns 
haben, denn es wird oft von der ungeheuren Temperatur des Funkens ge- 
sprochen, ein Ausdruck, welchen schon Kirchhoff und Bunsen^) gebrauchen, 
lieber diese Temperatur aber wissen wir absolut nichts 4); wir sehen zwar, 
dass sich Dämpfe aller Metalle zwischen den Electroden bilden, ob sie aber 
durch Erhitzung entstehen, oder durch eine directe Wirkung der Electricität 

1) H. Crew and 0. H. Basquin, On the source of Inminosity in the electric arc Rcp. 
Brit. Ass. 1897. p. 577—579; Proc. Amerc. Acad. 28. p. 337—349 (189S). 

2) N. H. Brown, A Photographie study of the electric arc. Physic. Review 7. p. 210 
—216 (1898). 

8) G. Kirchhoff und R. Bunsen, Pogg. Ann. 110. p. 166 (1860). 
4) Siehe Band I, p. 191. 



Strahlung der Gase. 171 

selbst, die gleichzeitig Erwärmung hervorruft, ist unbekannt. Andererseits 
wissen wir*), dass die Art der Entladung Einfluss auf das Spectrum hat. Es 
war schon in der ersten Hälfte des vorigen Jahrhunderts bekannt, dass Ent- 
ladungen des condensirten Funkens anders wirken, als die des nichtcondensirten. 
Später erkannte man, dass wir im ersten Falle oscillirende Entladungen haben, 
und muss zweifellos darin den Hauptgrund des Unterschieds suchen. 

118. Die schöne Untersuchung von Schuster und Hemsalech^) hat 
ims einen ersten Einblick in den Mechanismus des Leuchtens bei diesen os- 
cillirenden Entladungen gegeben. Sie zeigte, dass der erste Funke durch Luft 
geht, die folgenden Schwingungen aber durch die entstandenen Metalldämpfe ver- 
mittelt werden. Es zeigte sich weiter, dass wenn man die Natur der Oscillationen, 
Schwingungsdauer und Dämpfung, ändert, was sich namentlich durch Einschal- 
tung von Selbstinduction in den secundären Stromkreis machen lässt, — sich 
auch der Character des Spectrums ändert. Werden die Schwingungen ge- 
kräftigt, so treten die Luftlinien zurück. Hemsalech^) hat den Einfluss der 
Selbstinduction in einer grösseren Anzahl von Arbeiten weiter untersucht. Er 
findet, dass sie auf verschiedene Linien desselben Metalls verschieden wirkt, 
einzelne werden mit wachsender Selbstinduction schwächer und verschwinden 
schliesslich ganz, andere werden stärker. Zu letzteren gehören hauptsächlich 
die Linien, die im Bogen stark, im Funken schwächer sind. Die Versuche 
sind natürlich sehr zeitraubend, Spectra der verschiedenen Elemente müssen 
mit verschiedener Selbstinduction photographirt werden; so erklärt es sich, 
dass bis jetzt noch keine allgemein gültigen Thatsachen und einheitliche Regeln 
für das Verhalten der Linien gefunden wurden. Aber die Methode ist wichtig, 
weil sie gestattet, in der übergrossen Zahl der Linien der meisten Metall- 
spectra Gruppen mit gemeinsamem Verhalten auszusondern, wenn wir auch 
über die Gründe dieses Verhaltens noch nichts wissen. 

Die Untersuchung von Schuster und Hemsalech ist dann von 
Schenck^) mit grösseren Hülfsmitteln fortgeführt worden und hat sehr inter- 
essante, aber freilich auch noch unerklärte Resultate ergeben. Er beschäftigt 
sieh im Wesentlichen nur mit dem Spectrum des Cadmium und findet eben- 
falls, dass man seine Linien in Gruppen theilen kann, die mit wachsender 

1) Siebe Band I, p. 181. 

2) A. Schuster and G. Hemsalech, Phil. Trans. 198A. p. 189—213 (1899). Siehe 
Bd. I, p. 185 u. folg. 

3) G. A. Hemsalech, Sur les spectres des decharges oscillantes. C. R. 129. p. 285— 288 
(1899); J. de phys. (3) 8. p. 652—660 (1899); J. de phys. (3) 9. p. 437—444 (1900). Sur l'influence 
du fer sur la deeharge d'un condensateur ä travers une hobine de self-induction. C. R. 180. 
p. 898—900 (1900). Sur les etinceUes osciUantes. C. R. 182. p. 917—920 (1901). Sur l'influence 
de self-indnction sur les spectres d'etincelle. C. R. 182. p. 959—962 (1900). Sur le spectre 
de bandes de Tazote dans Fötincelle oscillante. C. R. 182. p. 1040—1043 (1901). Recherches 
experimentales sur les spectres d'etincelles. Paris hei A. Hermann 1901, 138 pp. 8®. 

4) C. C. Schenck, Some properties of the electric spark and its spectrum. Johns 
Hopkins Univ. Oirc. 19. Nr. 146. p. 63—64 (1900). Ausführlich Astrophys. J. 14. p. 116— 
135 (1901). 



172 Kapitel IIL 

Selbstinduction verschwinden, schwächer werden oder stärker werden. Seine 
Eintheilung ist aber verschieden von derjenigen Hemsalechs. Er kann 
zeigen, dass in den verschiedenen Linien die Schwingungen der Electricität 
verschieden sind, und das scheint mir besonders wichtig. Die Untersuchung 
wird in der Weise ausgeführt, dass eine besondere Spectrallinie mittelst Spaltes 
aus dem Spectrum ausgesondert wird und nun durch einen rotirenden Spiegel, 
dessen Axe entweder parallel oder senkrecht zum Spalt steht, photographirt 
wird. Es zeigen sich dann die bekannten Oscillationsbilder, die Feddersen 
zuerst fand, aber sie sind verschieden in den verschiedenen Linien. In den 
dem Bogen eigenthümlichen Linien gehen z. B. die sich folgenden Lichtströme 
immer weiter nach der Mitte zu bei den sich folgenden Oscillationen ; aber es 
ist gleichzeitig dauernd Licht in der Mitte. 

Ich kann leider auf das ungemein reiche Detail dieser Arbeit nicht näher 
eingehen; erwähnen möchte* ich nur noch, dass Schenck findet, die Funken- 
linie des Mg bei 4481, welche so oft als Zeichen hoher Temperatur betrachtet 
wird, verschwinde, wenn die Electroden glühend werden und zu schmelzen 
anfangen. 

Trotz dieser interessanten Arbeiten sind wir in der Frage nach der Ent- 
stehung des Lichtes im Funken und den Gründen für das verschiedene Ver- 
halten der Linien nicht weiter gekommen. Hemsalech scheint geneigt, in 
einer geringeren Temperatur der oscillirenden Entladung den Hauptgrund für 
die Wirkung der Selbstinduction zu suchen, und manche andere theilen diese 
Ansicht; da die Schwingungsdauer grösser wird, sagen sie, wird die mittlere 
Intensität in jeder Schwingung und daher die Temperatur geringer. Damit 
stimme überein, dass das Spectrum des Funkens ähnlicher dem des Bogens 
werde, welches man ja gewöhnlich niedrigerer Temperatur zuschreibe. Schenck 
zieht grade den entgegengesetzten Schluss: da die Schwingungen länger an- 
dauern, so habe der Metalldampf mehr Zeit erhitzt zu werden, dem entspreche, 
dass namentlich die ultravioletten Bogenlinien gekräftigt werden, und so meint 
er, dass überhaupt die Temperatur im Bogen höher sei, als die im Funken. 
Auch Trowbridge und Richards ^) meinen, bei oscillirender Entladung sei 
die Temperatur erheblich höher, als bei continuirlicher ; aber sie lasse sich 
weder messen noch berechnen, da nur einzelne Theilchen davon betroffen würden. 

Aber mir scheint, wir dürfen gar nicht die Hauptwirkung der Selbst- 
induction in einer geänderten Temperatur sehen. Hemsalech hat gezeigt, 
dass die Linien des Wasserstoffs selbst bei Atmosphärendruck ganz scharf 
sind, wenn man kräftig oscillirende Entladungen hindurch gehen lässt; ich 
habe mich von der Richtigkeit mit Hülfe eines Geisslerrohres Überzeugt, in 
welchem bei 50 mm Druck die Linien ganz unscharf waren, bei Einschaltung 
einer Selbstinduction aber scharf wurden. Da aber in diesem Fall die Tem- 
peratur überhaupt niedrig bleibt, so kann man schwerlich von einer Wirkung 

1) J. Trowbridge and Th. W.Richards, The temperature and ohmic resistance of 
gases during the oscillatory electric discharge. Americ. J. (4) 3. p. 327—342 (1897). 



Strahlung der Gase. 173 

der Temperatur sprechen. Ferner hat Kerkhoff gezeigt, dass unter ge- 
wissen Bedingungen Selbstinduction die Temperatur in Geisslerröhren etwas 
herabsetzt, unt«r anderen Bedingungen steigert. Freilich kann man dagegen 
einwenden, dass solche Temperaturmessungen gar nicht die wahre Temperatur 
der leuchtenden Moleceln ergeben, — und dieser Einwand ist oft genug gegen 
die Messungen von Wiedemann, Hasselberg und anderen gemacht worden, 
— aber mir scheint, damit wurde man indirect zugeben, dass überhaupt nicht 
von einer Temperatur des leuchtenden Gases geredet werden kann, sondern 
nur von einer Erregung einzelner Theilchen. 

Versuche über den Einfluss der Temperatur hat schon Kirchhoff 2) ge- 
macht, indem er in den Secundärkreis eine feuchte Schnur einschaltete; 
Thal6n^) hat die Intensität geschwächt, indem er einen Inductor mit Eisen- 
kern in den Stromkreis brachte. In diesen Fällen nähert sich aber das 
Funkenspectrum dem Flammenspectrum ; Hemsalech zeigt, dass der Eisen- 
kern bei Thal6n die Oscillationen vernichtet. Wir haben bei diesen älteren 
Versuchen also offenbar ganz andere Verhältnisse. 

Ich schliesse aus dem allen, dass auch bei Funkenspectren nicht die 
Temperatur das Maassgebende ist, dass sie freilich hoch sein und mitwirken 
kann zur Lichterzeugung, dass aber der primäre Grund für das Leuchten 
in einer directen Wirkung der Electricität zu suchen ist, und dass Unterschiede 
dieser Wirkung in erster Linie zu erklären sind. Damit hätten wir in den 
Funkenspectren eine Luminescenzerscheinung oder irreguläre Strahlung. Es 
ftllt damit aber auch der Unterschied zwischen Entladungen in verdünnten 
Gasen und bei Atmosphärendruck, der Unterschied der Erscheinungen fst aus- 
schliesslich bedingt durch die Aenderung der Entladung. 

119. Die älteren Autoren haben wohl ganz allgemein angenommen, dass 
wir es bei der electrischen Lichterregung ausschliesslich mit einer Wirkung 
sehr hoher Temperatur zu thun haben, wenn sie das auch nicht immer so 
direct aussprechen, wie etwa Plücker. x\ngström hebt zwar, wie schon 
angeführt*), die Möglichkeit electrolytischer Wirkungen hervor, aber er hat 
nii^nds eine solche Einwirkung zu constatiren versucht. Der erste vielleicht, 
der diesen Gedankengang entschiedener verfolgt hat, war Schuster. Er 
fuhrt *) den Nachweis, dass die besonderen Spectra, welche bei manchen Gasen 
an der Kathode auftreten, nicht eine Folge besonderer Temperatur sein können, 
sondern Folge eines besonderen Molecels, welches durch chemische oder electro- 
lytische Einflüsse entsteht. 

Diese Anschauung der rein electrolytischen Leitung in Gasen ist später 

DK Kerkhoff, üeber Temperaturen in Geisslerschen Röhren. Inaug.-Dissert. Bonn, 
1900, bei Bach Wwe., auch Drudes Ann. 2. p. 327—344 (1901), siehe p. 340. 

2) G. Kirchhoff, Abhandl. d. Berl. Akad. 1861, p. 73. 

3) R. Thal6n, Om spectralanalys. Upsala Univ. Sraskrift 1866. Siehe dazu: B. Hassel - 
berg;, Note sur les spectres des d6charges oscillantes. J. de phys. (3) 9. p. 153 — 155 (1900). 

4) Siehe 1 100. 

5)A.Schu8 ter , On the passage of electricity through gases. Cainbr.Proc.8.p. 57—61 (1877). 



174 Kapitel III. 

von Schuster in mehreren Abhandlungen verfochten worden, und Arrhenius, 
Baly und namentlich J. J. Thomson sind ihm darin gefolgt. Ich habe ihre 
Versuche schon im ersten Bande») dieses Werkes kurz besprochen, muss nun 
aber noch einiges dazu fügen. Thomson hatte unter anderem 2) geftinden, dass 
wenn man durch eine sehr enge Capillare, welche neben Wasserstoff wenig 
Cl enthält, Entladungen hindurchgehen lässt, nach einiger Zeit Cl-Linien nur 
an der Anode sichtbar sind, an der Kathode nur H-Linien. Kehrt man den 
Strom um, so erscheinen nach einiger Zeit, nicht sofort, die Cl-Linien an der 
neuen Anode. Er erklärt diese Beobachtung durch electrolytische Leitung und 
Transport des Cl nach der Anode, des H nach der Kathode. Um zu ent- 
scheiden, ob die Erklärung richtig ist, hat Morris-Airey^) den Versuch 
mit etwas weiteren Röhren wiederholt. Er füllt zu Wasserstoff so wenig 01, 
dass die Linien desselben grade nur an der Anode sichtbar werden, wozu sich 
etwa 70/0 als nöthig zeigen. Das Rohr besass in der Mitte einen Hahn und 
dicht neben ihm zwei weitere Electroden, so dass es sich in jedem Augenblick 
in zwei getrennte Geisslerröhren zerlegen liess. Nach Thomson soll das Cl 
sich wirklich im Wesentlichen nur an der Anode befinden. Schliesst daher 
Morris-Airey den Hahn, nachdem der Strom längere Zeit durchgegangen 
ist, so sollte das Cl-Spectrum nur in der Hälfte sichtbar sein, die vorher die 
Anode enthalten hatte; der Versuch ergab das Gegentheil: das Cl war in 
beiden Hälften an der Anode sichtbar und zwar mit genau derselben 
Intensität. Das ist ein ein wandsfreier Beweis, dass das Cl nicht durch 
electrolytische Convection getrennt worden war, sondern dass es durch eine 
andere Wirkung nur an der Anode sichtbar wird, aber überall in gleicher 
Menge vorhanden ist. 

Thomson 4) macht einige Einwendungen gegen diese Versuche : das Rohr 
habe zu viel Cl enthalten, und daher sei das Gas zurückdiffundirt. Ich sehe 
nicht ein, was die Menge des Cl mit der Diffusion zu thun hat; natürlich 
müsste immer etwas zurückdiffundiren, wenn überhaupt eine Trennung statt- 
gefunden hat, bei Thomson ebenso, wie bei Morris-Airey, aber diese 
Menge ist immer proportional der überhaupt vorhandenen. Wenn trotzdem 
bei beiden Beobachtern das Cl nur an der Anode sichtbar war, so würde das 
nach Thomson bedeuten, dass die Convection die Diffusion überwog, und 
durch Schliessen des Hahnes hätten die Gase theilweise getrennt werden müssen. 

Der Versuch zeigt also nach meiner Meinung evident, dass das Auftreten 
des Cl-Spectrums nur an der Anode nicht beweist, dass sich nur hier Cl befand, 
sondern nur, dass an der Anode allein die Bedingungen vorhanden sind, welche 
bei Anwesenheit von wenig Cl zur Sichtbarkeit der Linien erforderlich sind. 

1) Siehe Banfl I, § 195—202. 

2) J. J. Thomson, Proc. Roy. Soc. 58. p. 244—257 (1895). 

3) H. Morris-Airey, Ein Versuch zur Hypothese der electroly tischen Leitung in 
Geisslerröhren. Drudes Ann. 1. p. 466—467 (1900), auch Phil. Mag. (5) 49. p. 307—309 (1900). 

4) J. J. Thomson, On Mr. Morris- Airey's paper on electroly tic eonduction in gases. Phil. 
Mag. (5) 49. p. 404 (1900). 



Strahlang der Gase. 175 

Es ist zur Genüge bekannt, dass die Zustände an der Anode und Kathode 
verschiedene sind; ich brauche nur daran zu erinnern, dass oft genug die eine 
Electrode glühend wird und sogar abschmilzt, während die andere kalt bleibt. 
Ob wirklich der Temperaturunterschied die Sichtbarkeit verschiedener Spectra 
an beiden Electroden bedingt, ob nicht vielmehr beides, Temperatur und Sicht- 
barkeit von den verschiedenen electrischen Verhältnissen an Kathode und 
Anode abhängen, bleibe hier unerörtert ; wir wollen, um uns kurz auszudrücken, 
nur von der Temperatur sprechen. Wir können dann alle Versuchsergebnisse 
in einfacher Weise und ohne Widersprüche so erklären: das Gl braucht, um 
neben Wasserstoff sichtbar zu werden, bestimmte Temperatur; diese mri an 
der Anode eher erreicht, als an der Kathode. Wird der Strom umgekehrt, 
so tritt der erforderliche Zustand an der neuen Anode natürlich nicht momentan 
ein, das Gas muss sich je nachdem abkühlen oder erwärmen, bevor wieder 
das Gl starker strahlt als H. In weiteren Röhren bleibt die Temperatur 
niedriger, als in engen, es ist daher ein anderer Procentgehalt an Gl nöthig, 
als in der sehr engen Röhre von Thomson, damit das Gl-Spectrum auftritt. 
Es ist übrigens auch nicht unmöglich, dass bei Thomsons sehr engem Rohre 
Cl aus dem Glase erzeugt worden ist, wie es Ängström beobachtete. 

Auch Garbasso2) hat einige Beobachtungen veröflFentlicht, welche ihm 
for electrolytische Leitung zu sprechen scheinen ; so findet er, dass wenn man 
Entladungen zwischen zwei Electroden übergehen lässt, welche mit LiGl be- 
feuchtet sind, an der Kathode Li sichtbar wird, an der Anode N; in Röhren 
mit HGl findet er anfangs an der Kathode nur H, an der Anode Cl, später 
nur H; in NH, an der Kathode H an der Anode anfangs nur N, später auch 
hier H. — Nach dem oben Besprochenen beweisen solche Versuche gar nichts. 
Noch weniger besagt folgender Versuch : wenn man Platinelectroden in einem 
Rohr mit Wasserstoff benutzt, so nehmen sie H auf; bringt man solche Elec- 
trode dann in ein Rohr, welches kein H enthält, so wird durch die Ent- 
ladungen H aus dem Platin ausgetrieben^). 

Bouty^) findet durch Messung der Gapacität von Geisslerröhren, dass 
von einer Electrolyse des Gasinhaltes keine Rede sein könne. 

FoeppP) discutirt die verschiedenen Ansichten über Gasentladungen, 
and meint die einzig brauchbare sei die Convectionstheorie ; dabei könne man 
an electrolytische Ionen denken, oder auch nicht. 

1) A. J. AngBtröm, Ueber die Spectra der einfachen Gase. Pogg. Ann. 144. p. 300 
—307 (1871), auch C. R. 78. p. 369—375 (1870). Siehe auch B. Hasselberg, Ueber die 
Spectra der Cometen und ihre Beziehung zu denjenigen gewisser Kohleverbindungen. Mem. 
de St. Pßtersb. (7) 28. Nr. 2 (1880), und Wiedem. Ann. 16. p. 45-49 (1882). 

2) A. Garbasso, Quelques experiences sur la decharge 61ectrique dans les gaz. Arch. 
8C. pbys. et nat. (4) U. p. 282—293, 329—844 (1891). 

3) Auch H. C. Baker findet electrolytische Trennung in Gasen: Influence of moisture on 
Chemical change. J. ehem. soc. 65. p. 611 — 622 (1894). 

4) E.'.Bouty, Les gaz rar6fies sont-ils des ^lectroly tes ? J. de phys. (3) 9. p. 10—17 (1900). 

5) A. Foeppl, Versuch einer mathematischen Theorie der Gasentladungen. Wied. Ann. 
84. p. 222—240 (1888). 



176 Kapitel Ul. 

Wenn man eine electroly tische Leitung in Gasen behauptet, so muss 
man den Beweis auf zwei Wegen zu erbringen suchen: entweder muss man 
die Gültigkeit des Faraday sehen Gtesetzes zeigen, oder man muss Pola- 
risation nachweisen. In einer kurzen Notiz sagt PringsheimO, er habe in 
Gasen, die über 1000^ erhitzt waren, Erscheinungen beobachtet, welche der 
Polarisation ähnlich sahen, und sogar Polarisationsströme erhalten. Die Ver- 
suche wurden mit Luft, COj, H gemacht. Die Angaben sind so kurz, dass 
man sich kein Urtheil über Fehlerquellen bilden kann, und ich kann nach 
ihnen jedenfalls die Electrolyse des Wasserstoffs nicht als bewiesen ansehen. 

120. Die einzigen Versuche auf dem anderen Wege, — und diese allein 
lassen eine quantitative Prüfung zu, — sind von Wiedemann und Schmidt^j 
ausgeführt worden. Die Ströme einer Batterie von 1000 Accumulatoren gehen 
durch ein Silbervoltameter und durch ein Rohr mit HCl; von Zeit zu Zeit 
wird der Strom unterbrochen und die an den Electroden befindlichen Gase 
durch Hg gesaugt, neues Gas dem Strom ausgesetzt, u. s. w. Schliesslich wird 
die vom Hg aufgenommene Chlormenge mit dem ausgeschiedenen Silber ver- 
glichen, die einander äquivalent sein sollten; das ist aber nicht annähernd 
der Fall, es findet sich höchstens ein Drittel der zu erwartenden Chlormenge. 
— Bei anderen Versuchen werden Haloidverbindungen des Hg untersucht, die 
ausgeschiedenen Haloide von Silberdraht aufgenommen, aber ihre Menge ergiebt 
sich nur zu bis 6<>/o der geforderten. Also von einer Gültigkeit desFaraday- 
schen Gesetzes und daher von einer Electrolyse kann nicht die Rede sein. 

Wiedemann 3) hat als weiteren Beweis dafür die Möglichkeit der 
Verbindungsspectra in Geisslerschen Röhren angeführt. Wenn sich zeigt, dass 
die Haloidverbindungen des Quecksilbers ganz reine Spectra der Verbindungen 
geben, in denen bei passender Wahl von Druck und Stromstärke keine Queck- 
silberlinien sichtbar sind, so beweist das, dass das Gas leuchtet, ohne zu zer- 
fallen. Es bliebe freilich noch der Ausweg, dass man sagt, nur ein Theil der 
Moleceln zerfalle, und die so gebildeten Ionen besorgen den Transport des 
Stromes; aber sie leuchten nicht, sondern regen nur die unzersetzten Moleceln 
zum Leuchten an, oder diese allein leuchten im Moment des Zerfallens. Aber 
auch das wird durch die Beobachtung von Wiedemann ausgeschlossen, dass 
Zusatz von ein wenig Quecksilber im Rohr sofort die Hg-Linien erscheinen 
lässt neben den Banden der Verbindung. Bei dem bekannten ausserordentlich 
leichten Auftreten dieser Linien wäre es auch ohne das höchst unwahrschein- 
lich, dass die Linien nicht sichtbar sein könnten, wenn überhaupt Quecksilber 
durch Electrolyse ausgeschieden wäre. 

1) E. Pringsheim, Ueber die Leitung der Electricität durch heisse Gase. Berl. Ber. 
1S95, p. 331—384; Wiedem. Ann. 55. p. 507—512 (1895). 

2) E. Wiedemann und G. Schmidt, Ueber die electroly tische Leitung verdünnter 
Gase. Wiedem. Ann. 61. p. 737—747 (1897). 

8) E. Wiedemann und H. Ebert, Ueber electrische Entladungen in Gasen und Flammen. 
Wiedem. Ann. 85. p. 209—264 (1888). 



Strahlung der Gase. 177 

Ebenso beweisend sind die Versuche von Wiedemann und Schmidt '), 
bei welchen sie von organischen Dämpfen Verbindungsspectra erhalten, ohne 
dass die Banden der Kohle, des Kohlenoxyds oder des Cyans sichtbar werden. 

In demselben Sinne scheinen mir die Versuche zu deuten zu sein, bei 
denen man das Spectrum einer Verbindung in destillirenden Gasen findet, 
während in demselben ruhenden Gase nur die Spectra der Componenten auf- 
treten 2j. Das wird am einfachsten so erklärt, dass die Entladung in der That 
einen Zerfall der Moleceln hervorbringt; dazu ist aber eine gewisse Zeit nöthig; 
ersetzt man das Gas schnell genug durch neues, so leuchten auch die noch 
unzerfallenen Moleceln. Freilich kann man hier nicht so entschieden, wie in 
den vorigen Beispielen, Chemiluminescenz ausschliessen. 

121« Ich will mit allen diesen Versuchen nur beweisen, dass das Leuchten 
der Gase nicht an Ionen und eine Electrolyse gebunden ist, nicht aber be- 
streiten, dass ein Zerfall der Moleceln eintreten kann, auch ein Zerfall in Ionen. 
Schon die ersten Versuche von Plücker in Geissler'schen Röhren ergaben ja 
den leichten Zerfall der Verbindungsmoleceln, und die Schwierigkeit, Ver- 
bindungsspectra zu erzeugen, beruht allein darauf Dass auch Ionen auftreten, 
zeigen die Versuche von Hittorf, nach denen der grosse Widerstand der 
Gase verschwindet, wenn sie von einem Strom durchflössen werden. 3) Aber 
schon Hit torf findet, dass ein hoch erhitztes Gas, welches leitet, nicht leuchtet. 
In neueren Arbeiten, in welchen Stark^) die Schichtung in Gasen zu er- 
klären versucht, kommt er sogar dahin, die Ionen in einen gewissen Gegen- 
satz zum Leuchten zu bringen: die dunkeln Stellen seien die, wo sich viele 
Ionen befinden. Es können also Ionen ohne Leuchten und Leuchten ohne Ionen 
(bei den Verbindungsspectren) vorhanden sein, die beiden Erscheinungsreihen 
bedingen sich nicht. 

Andererseits muss hervorgehoben werden, dass die Erscheinungen des 
Zeeman- Phänomens ihre einfachste Erklärung durch die Annahme von Ionen 
oder Electronen gefunden haben; ob sie nur so erklärt werden können, ist 
eine andere Frage. 

Ganz neue Ideen werden für die Entladungen in Gasen wohl entstehen 
durch die Ergebnisse der letzten Jahre über die Kathodenstrahlen. Wenn 
auch diese selbst mit der Entstehung von Spectren wenig zu thun haben, so 
wird man doch wohl annehmen müssen, dass dieselben Vorgänge, welche bei 
den niedrigsten Drucken in so auffallender Weise hervortreten, auch schon bei 
den höheren Drucken der Geissler'schen Röhren eine wichtige Rolle spielen. 

1) £. Wiedemann und G.G. Schmidt, üeber Lichtemission organischer Substanzen 
im gasförmigen, flüssigen und festen Zustand. Wiedem. Ann. 66. p. 18 — 26 (1895). 

2) Siehe Band I, § 246. 

3) E. Wiedemann und H. Ebert bestreiten allerdings auch diese Deutung der Ver- 
suche: Wiedem. Ann. 85. p. 233 (1888). 

4) J. Stark, Einfluss der Temperatur auf das electrische Leuchten eines verdünnten 
Gases. Physik. Zs. L p. 858—360 (1900). Siehe auch Physik. Zs. L p. 396—400, 439-442 
(1900); Drudes Ann. l. p. 424—429 (1900); Drudes Ann. 8. p. 243—246 (1900). 

Kayser, Spectrosoopie. II. 12 



178 Kapitel III. 

Die Thatsache, dass in den Kathodenstrahlen die negative Electricität von 
Theilchen transportirt wird, für welche das Verhältniss der Masse zur Electricität 
nur etwa den tausendsten Theil desselben Verhältnisses bei einem Wasserstoffion 
beträgt, ist von verschiedenen Forschern constatirt worden und trotz der quan- 
titativen Differenzen wohl zweifellos. Noch viel wichtiger ist aber das Ergeb- 
niss von Thomson *), dass die Masse dieser Theilchen, der Corpuskeln, bei allen 
Gasen identisch sei. Die Deutung, dass wir hier zu Theilchen der ürmaterie 
gelangt seien, aus der sich alle Elemente zusammensetzen, ist freilich ganz 
unsicher ; es scheint vielfach die Annahme Fuss zu fassen, dass die Trägheit 
der Theilchen, auf deren Beobachtung die Bestimmung der Masse beruht, nur 
eine scheinbare sei, hervorgebracht durch electro-dynamische Wirkungen. 

Zum Schluss noch eine Bemerkung: wenn man sieht, dass in vielen Fällen, 
wo Gase leuchten, die Entstehung von Ionen nachgewiesen ist, sowohl in Flammen 
als in Bogen und Funken; wenn man weiter die neuere Auffassung, nach welcher 
Licht durch Bewegung von electrischen Ladungen hervorgerufen wird, bedenkt, 
so liegt die Vermuthung nahe, dass überhaupt nur Ionen zu leuchten vermögen. 
Da wir andererseits wissen, dass bei chemischen Processen Ionen entstehen oder 
entstehen können, so läge in einer solchen Annahme eine Begründung für die 
Pringsheimsche Behauptung, dass nur durch chemische Processe Spectra 
erzeugt werden, und zwar, so viel ich sehe, die einzige mögliche Begründung, 
Aber mir scheint diese Annahme durch die im Vorhergehenden besprochenen 
Beobachtungen ausgeschlossen. 

123. Dass wir es bei den electrisch leuchtenden Gasen mit einer Lumines- 
cenzerscheinung zu thun haben, wird bewiesen durch die Temperaturmessungen 
von E. Wiedemann. Aber auch schon vorher schien das wahrscheinlich, und 
Wiedemann^) selbst bemerkt schon vorher, „dass der üebergang der Electricität 
von Atom zu Atom, von Molecel zu Molecel oscillirende Bewegung ihrer Aether- 
hüllen hervorrufen kann, ohne doch, wie es nach der Gastheorie erforderlich wäre, 
in entsprechendem Maasse die lebendige Kraft der fortschreitenden Bewegung 
aller Theilchen zu vergrössem.** 

Da wir seit Faraday und Maxwell den Lichtäther als das Substrat 
sowohl für die electrischen als für die optischen Erscheinungen betrachten, und 
da der Zustand der dielectrischen Polarisation als ein Zustand der Spannung 
ebenfalls eine vertraute Vorstellung war, so lag es nahe, daran zu denken, 
dass die Spannungen und Entspannungen des Aethers bei den Entladungen 
durch Gase Erschütterungen des Aethers und damit Licht erzeugen könnten. 
Das schon sehr specialisirte Bild, welches sich E. Wiedemann von den Vor- 
gängen macht, ist im ersten Bande p. 196 angeführt worden, und soll an dieser 
Stelle nicht wied erholt werden. Trowbridge und Richards») machen sich 

1) J. J. Thomson, Cathode rays, Phil. Mag. (5) 44. p. 293—317 (1897). 

2) E. Wiedemann, Untersuchungen über die Natur der Spectra. Wiedem. Ann. 6, 
p. 500—524 (1S7S). 

3) J. Trowl)ridge and Th. W.Richards, The temperature and ohmic resistance of gases 
during the oscillatory electric discharge. Amer. J. (4) 3. p. 327—342 (1897). 



Strahlung der Gase. 179 

ebenfalls eine detaillirte Vorstellung von den Vorgängen in Gasen, die von 
Entladungen durchsetzt werden; ich will mich mit einem Hinweis auf diese 
Arbeit begnügen. Auch zahlreiche andere Forscher haben in dieser und der 
folgenden Zeit von einer directen Lichterregung durch electrische Wirkung 
gesprochen. Ich will hier nur wieder einige Aeusserungen von Liveing und 
Dewar anfuhren. Sie sagend, der Unterschied in dem Funkenspectrum von 
einer Lösung und von einem festen Körper sei nicht nur auf einen Unterschied 
der Temperatur zurückzufuhren. „In fact we know so little about the me- 
chanism, so to speak, of the changes of electric energy into heat, and of heat 
into radiation, that there is no gopd reason for assuming that the energy which 
takes the form of radiation in the electric discharge through a gas must first 
take the form of the motion of translation of the particles on which tempera- 
ture depends. The gas may, for a short time, be intensely luminous at a very 
low temperature ; and if the impulses which give rise to the vibratory move- 
ments of the particles be of different characters the characters of the vibra- 
tions also may differ within certain limits." An einer anderen Stelle 2) sagen 
sie: flit is sometimes assumed, but without any sufflcient reason, that the energy 
of the electric eurrent is first converted into heat, and then in turn iijto radia- 
tion; but the electric energy may equally well be directly converted into the 
motion of radiation.^ 

12s. Von anderen Bemerkungen möchte ich noch folgende anführen : S 1 n e y 3) 
sagt, die Verhältnisse in Geisslerröhren würden auch dadurch sehr complicirt, 
dass die Moleceln in einer Richtung grössere Geschwindigkeit hätten; das 
Gesetz, dass die innere Energie in einem bestimmten Verhältniss zur Wärme- 
energie stehe, gelte sicher nicht; die Temperatur des Gases, ermittelt aus der 
benachbarter Körper, gebe uns geringe Auskunft über die vorliegenden Ver- 
hältnisse. 

K Angström*) äussert sich in einer schönen Abhandlung ziemlich aus- 
führlich über die Frage der Strahlung. Er sucht hier zum ersten Male die 
Strahlung von Geisslerröhren durch das Bolometer zu messen, und zwar sowohl 
die Gesammtstrahlung, als auch die sichtbare Strahlung allein, indem er eine 
Alaunplatte vor das Bolometer bringt. Es zeigt sich, dass die Strahlung sich 
in hohem Maasse ändert mit dem Druck des Gases, im allgemeinen so, dass bei 



1) G. D. Liveing and J. Dewar, On the spectral liues of the metals developed by 
expioding gases. Phil. Mag. (5) 18. p. 161—173 (1884). 

2) G.D. Liveing and J. Dewar, On the influence of pressure on the spectra of flames. 
Proc. Roy. Soc. 49. p. 217—225 (1891). 

3) G. J. Stoney, Recent spectroseopie determinations. Nat. 46. p. 513 (1892), auch 
AtstTon. & Astrophys. 11. p. 935 (1892). 

4) K. Ängström, L'intensitö de la radiation des gaz sous Tinfliience de la dßcharge 

^iectrique. Note pr61iminaire. Öfvers. K. Vetensk. Akad. Förh. 1891, Nr. 6, p. 373—379. Bolo- 

metriBche Untersuchungen über die Stärke der Strahlung verdünnter Gase unter dem Einflüsse 

der electrischen Entladung. Nova Acta Ups. 1892, 45 pp., auch verkürzt Wiedem. Ann. 48. 

p. 493—530 (1893). 

12* 



180 Kapitel UI. 

niedrigerem Druck die Strahlung kürzere Wellen enthält. Während bei Stick- 
stoff von 2 mm Druck noch ein grosser Theil der Strahlung ultraroth ist, be- 

e 

trägt bei 0.1 mm die sichtbare Strahlung 95®/o der ganzen. Angström meint, 
man müsse daraus und aus den übrigen Ergebnissen den Schluss ziehen, dass 
man es mit irregulärer Strahlung zu thun habe. Aber es sei nicht entschieden, 
ob bei der Entladung alle Gastheilchen betheiligt seien, — dann würde schon die 
niedrige Temperatur die irreguläre Strahlung erweisen ; oder ob bei Annahme 
einer convectiven oder electrolytischen Entladung sich nur einzelne Moleceln 
an der Fortführung der Electricität betheiligen ; dann könne das Gas als ganzes 
relativ kühl bleiben, die activen Theilchen aber Bewegungen ausführen, welche 
sehr hoher Temperatur entsprechen. Er meint, am besten passe die Annahme, 
dass die Strahlung theils regulär, theils irregulär sei. Mit abnehmendem Druck 
nimmt die reguläre Strahlung immer mehr ab, während bei zunehmendem Druck 
sich die Dämpfnngsverhältnisse im Gase ändern, und die anomale Strahlung 
leichter in normale umgewandelt wird, wobei sie reicher an ultrarother Strahlung 
wird. Ein grösserer Theil der zugeführten Energie wird zur Erwärmung be- 
nutzt, und für eine und dieselbe Stromarbeit nimmt die Gesammtstrahlung mit 
zunehmeudem Drucke ab. 

Zum Schluss sei auch eine Aeusserung von Lockyer*) gegeben, der im 
Ganzen immer den Einfluss der Temperatur sehr betont, wie mir scheint zu 
sehr. Er sagt, durch Zuführung von Wärmeenergie werde die freie Weglänge 
vergrössert und erst secundär würden Schwingungen erzeugt ; durch electrische 
Energie aber werde die freie Weglänge nicht geändert, sondern direct 
Schwingungen erzeugt, so dass wir ohne Wärme dieselben Erscheinungen er- 
halten, wie bei Erwärmung. Er sei früher in Unterhaltungen mit Clifford 
zu dem Schlüsse gelangt, dass zugeftthrte Energie bewirken könne: 1. Ver- 
grösserung der freien Weglänge, 2. Rotationen der Theilchen, 3. Schwingungen 
derselben. Sie hätten danach gesprochen von „path-heat, spin-heat and wobble- 
heat". Es scheine klar zu sein, dass Wärmeenergie Linienspectra nur auf die 
beiden ersten Arten erzeuge, bei Gasen und manchen Metallen überhaupt nicht ; 
die electrische Energie aber wirke direct auf die dritte Weise. Bei ver- 
schiedenen Elementen seien verschiedene Wärmegrade zur Erzeugung der Spectra 
nöthig, bei Gasen aber wirke nur Electricität, und zwar nur solche von hoher 
Spannung, der Bogen sei unwirksam. 

134« Ich will damit diese Keihe von Aeusserungen abschliessen. Es geht 
aus ihnen deutlich hervor, dass ziemlich alle Beobachtet darin einig sind, in 
dem Leuchten der Gase noch mehr eine Luminescenz zu sehen, als im Bo^n 
oder gar den Flammen. Wir wissen also in den seltensten Fällen für die ein 
characteristisches Spectrum gebenden Lichtquellen, ob und in wie weit ihre 
Strahlung eine reguläre ist, d. h. nur durch Wärme hervorgebracht ist. Noch 
weniger wissen wir, ob nicht noch andere Bedingungen zum Erscheinen einer 

1) J. N. Lockyer, The present Standpoint in spectmm analysis. Nat. 49. p. 585 — 

5SS (1899). 



Strahlung der Gase. 181 

Linie nöthig sind. Daraus ergiebt sich eine nur zu oft übersehene Consequenz : 
wir können keinen Zusammenhang zwischen dem Spectrum und der Temperatur 
des dasselbe erzeugenden Körpers annehmen, und alle Schlüsse, welche man aus 
dem Auftreten bestimmter Linien oder Banden auf die Temperatur gezogen 
hat, sind durchaus unsicher i). So hat schon Watts 2) aus dem Erscheinen eines 
grfinen Linienpaares beim Natrium die Temperatur zu schätzen gesucht, und 
namentlich Astronomen haben auf diesem Wege Aufschluss über die Temperatur 
der Himmelskörper zu erhalten gesucht. 

Noch neuerdings hat Sehe in er 3) eine Magnesiumlinie in diesem Sinne ver- 
wenden wollen. Er sagt die Linie 4481 trete weder in der Flamme noch im Bogen 
auf, sondern nur im Funken, sie sei also an eine höhere Temperatur als die des 
Bogens gebunden. Schon diese experimentelle Angabe ist falsch, dass die Linie im 
Bogen nicht sichtbar sei. Liveing und Dewar^) finden im Gegentheil, dass 
4481 im Bogen ebenso stark werde, wie im Funken, wenn man den Bogen 
zwischen Magnesiumstäben brennen lässt, während sie nicht sichtbar ist, wenn 
man nur Magnesiumstücke in den Kohlebogen legt. Das legt die Vermuthung 
nahe, dass ihr Auftreten mehr von der Dichte oder Reinheit des Dampfes ab- 
hänge, als von der Temperatur. Wie schon erwähnt (§ 118), findet Schenck, 
dass im Funkenspectrum 4481 verschwindet, wenn die Electroden glühend 
werden. Basquin '») erhält dieselbe Linie sehr kräftig, wenn er den Bogen in 
Wasserstoflfatmosphäre erzeugt; die übrigen Erscheinungen würden aber eher 
für niedrigere Temperatur in diesem Falle sprechen, als für höhere, wenn es 
eben erlaubt wäre, ohne Weiteres immer nur von Temperatur zu sprechen, 
während offenbar noch eine ganze Anzahl uns nicht bekannter Umstände das 
Auftreten von bestimmten Linien bedingen. 

Dagegen scheinen Schlüsse, die aus dem Auftreten von Banden- statt der 
Linienspectra gezogen worden sind<^), im Allgemeinen mehr Berechtigung zu 
haben, obgleich auch wohl grösste Vorsicht nöthig ist. 

125. Wir werden uns nun die Frage stellen müssen: wie kann man 
reguläre Strahlung von Luminescenz unterscheiden? Diese Frage ist bereits 
von Kirch hoff beantwortet, wenn er bei Beweis seines Satzes die irreguläre 

1) Auch L. £. Jewell äussert sich in diesem Sinne. Astrophys. J. 11. p. 234 — 240 (1900). 

2) W.M.Watts, Note on the temperature and heating-powers of flames. Phil. Mag. 
(4) 88. p. .^37—837 (1870). 

3) J. Scheiner, Berl. Ber. 1894, 1. p. 257 — 258. Merkwürdiger Weise schliesst sich 
J. £. Eeeler dieser Ansicht an. Astron. & Astrophys. 18. p. 660—662 (1894). — Schein er 
^ebt in dieser Arbeit auch sehr bestimmt die Temperatur des Funkens mit Leydener Flasche 
zn 15000 ° C. im Maximum an. Es wäre sehr interessant zu erfahren, wie er sie bestimmt hat. 
Oder sollte nur die alte Schätzung Yon De war reproducirt sein, der 10000 bis 15000^ annimmt 
im Jahre 1872, also zu einer Zeit, wo er auch für die Temperatur des Bogens 8000** annahm? 

4) G. D. Liveing and J. De war, Investigations on the spectrum of magnesium. No. II. 
Proc. Roy. Soc. 44. p. 241—252 (1888). 

5) 0. H. Basquin, The spectrum of hydrogen given by the metallic arc of tin, copper, 
BÜver, etc. Astrophys. J. 14. p. 1 — 16 (1901), siehe p. 13. 

6) Siehe z. B. A. Secchi, Sulla temperatura solare. Atti acc. Lincei 28. p. 93— -99 (1870). 



182 Kapitel IIl. 

Strahlung ausschliesst : der KirchhoflTsche Satz gilt nicht. Später hat ganz 
besonders E. Wiedemann^} auf die Ungültigkeit des Kirchhoff sehen Satzes 
als Kennzeichen fiir Luminescenz hingewiesen. Wenn aber Wiedemann 
dabei ^) sagt, in solchen Fällen gelte der zweite Hauptsatz der mechanischen 
Wärmetheorie nicht mehr, dass Wärme nicht ohne Arbeitsleistung vom kälteren 
zum wärmeren Körper fibergehen könne, so ist das ein zu Missverständnissen 
leicht Veranlassung gebender unglücklicher Ausspruch, welchen Wiedemann 
wahrscheinlich auch gar nicht so gemeint hat. Wir können allerdings, wenn 
wir z. B. einen phosphorescirenden Körper in eine gleich warme schwarze Hülle 
bringen, die Hülle erwärmen, und haben dann einen Uebergang vom kälteren 
zum wärmeren Körper. Aber die Arbeit wird dabei von den gleichzeitig vor- 
gehenden Aenderungen im phosphorescirenden Körper geleistet, der Energie in 
irgend einer Form verliert, wenn uns auch der Mechanismus unbekannt ist ^). 
Von einer Verletzung des Carnotschen Princips ist also keine Rede. 

Die irreguläre Strahlung kann stärker oder schwächer sein, als die des 
schwarzen Körpers bei derselben Temperatur. Im zweiten Falle können wir 
daraus noch nichts ersehen, so lange wir nicht das Absorptionsvermögen kennen ; 
im ersten Falle aber sind wir sicher, es mit Luminescenz zu thun zu haben, 
da nur bei unendlich dicker Schicht ein nicht schwarzer Körper so stai-k 
strahlen kann, wie der schwarze, aber niemals mehr. 

In diesem Sinne hat Paschen 4) gesucht zu zeigen, dass die Emission des 
Natriums in der Bunsenflamme eine Luminescenz sei. Er niisst bolometrisch 
die Energie, welche in den D-Linien emittirt wird, und vergleicht sie mit der 
Energie, welche in dem gleich breiten Stück des Spectrums von glühendem 
Platin steckt. Erstere entspricht einem Ausschlag von 20 Scalentheilen, letztere 
9.5, und daraus schloss Paschen, dass die Natriumstrahlung irregulär sei. 
Man kannte damals aber noch nicht die Temperatur der Bunsenflamme, 
schätzte sie auf 1450 » bis 1500«, und so gab Paschen seinem Platin die 
Temperatur von 1470 O; heute wissen wir, dass die Bunsenflamme nahe an 1800" 
erzeugt, und so glaube ich, dass Paschen selbst seinen Schluss nicht mehr 
aufrecht erhalten würde. 

Wie ich nachträglich finde, ist auch schon längst experimentell der Beweis 
geliefert, dass Platin stärker strahlt, als der Natriumdampf von gleicher Tem- 
peratur: Um die Umkehrung der Natriumlinien zu zeigen, spannt Günther^) 

1) E. Wiedemann, Wied. Ann. 34. p. 446—463 (1888); Wied. Ann. 87. p. 177—248 (1889i. 

2) E. Wiedemann, Wiedem. Ann. 87. p. 181 (1889); Zum zweiten Hauptsatz der me- 
chanischen Wärmetheorie. Wiedem. Ann. 38. p. 485—487 (1889). 

3) Siehe dazu: K. Wesendonck, Zur Thermodynamik des Leuchtens. Wiedem. Ann. 
62. p. 706—708 (1897); E. Wiedemann, Zur Thermodynamik der Luminescenz. Wiedem. Ann. 
66. p. 1180—1181 (1898). 

4) F. Paschen, Notiz über die Gültigkeit des Kirchhoffschen Gesetzes von der Emission. 
Wiedem. Ann. 51. p. 40—46 (1894). 

5) C. Günther, lieber ein einfaches Verfahren, die Umkehrung der farbigen Linien 
der Flammenspectra, insbesondere der Natriumlinien, subjectiv darzustellen. Wiedem. Ann. 2. 
p. 477 -47S (1877). 



Strahlung der Gase. 183 

in der Bunsenflamme , in welche die Natrinmperle gehalten wird, noch einen 
verticalen Platindraht aus. Er wird glühend und kann als spaltförmige Licht- 
quelle betrachtet werden. Sieht man die Flamme durch ein Prisma an, so 
sieht man die D- Linien umgekehrt, ein Beweis, dass Platin von den betrefiFenden 
Wellenlängen mehr emittirt. Also auch aus der Intensität der Strahlung kann 
man nicht auf Luminescenz in Flammen schliessen. 

Dagegen sind alle Lichterscheinungen unter 500^ C, namentlich also die 
Erscheinungen der Flüorescenz und Phosphorescenz , leicht als irreguläre 
Strahlung zu erkennen. 

126. Als ein zweites Kennzeichen irregulärer Strahlung können wir die 
Erscheinung betrachten, dass bei gleichbleibender Temperatur die Emission sich 
ändert, namentlich abnimmt, wie es etwa bei phosphorescirenden Körpern der 
Fall ist. Wie de mann und Schmidt*) haben in einer Reihe von Arbeiten 
aus solchem Verhalten auch Schlüsse auf die Art der Luminescenz zu ziehen 
gesucht. Namentlich bemerken sie, dass wenn das Licht sehr langsam abklingt, 
oder wenn es sich abhängig von der Dauer der erregenden Einwirkung erweist, 
wahrscheinlich Chemiluminescenz vorliegt. Ich will darauf nicht näher 
eingehen. 

127. Da bei der- irregulären Strahlung das Kirch ho ff sehe Gesetz 
quantitativ nicht gelten kann, werden wir nicht erwarten dürfen, es auch 
nur qualitativ bestätigt zu sehen, d. h. die Emissionslinien auch in Umkehrung 
zu finden. Wenn das doch in zahllosen Fällen eintritt, sowohl bei Flammen, 
als im Bogen, in einzelnen Fällen sogar bei electrisch glühenden Gasen, so 
ist damit natürlich noch nicht bewiesen, dass das Kirchhoff sehe Gesetz 
auch quantitativ gelte. Trotzdem bin ich der Ansicht, dass es in vielen 
Fällen auch quantitativ gilt, und ich schliesse das aus der Thatsache, dass 
gewöhnlich im hellen und umgekehrten Spectrum sich die Intensitätsverhält- 
nisse aller Linien nahe entsprechen. Das zeigt ja auch schon der Vergleich 
etwa der Bogenspectra mit dem Sonnenspectrum. Und das ist mit ein Grund, 
der mich in manchen Fällen an reguläre Emission glauben lässt, wo von andern 
irreguläre angenommen wird. Man pflegt sich in solchen Fällen, um die Um- 
kehrung zu erklären, mit der Aeusserung zu helfen, dass hier die Absorption 
sich aus dem Princip der Resonanz ergebe. Ich werde mich darüber bei Be- 
sprechung der Absorptionserscheinungen weiter auszulassen haben. 

Schon Hittorf2) bemerkt: dass die leuchtenden Gase nicht durch Wärme 
emitth*en, sei ersichtlich aus der Thatsache, dass sie nicht absorbiren. Das 
schloss er aus einem Versuch mit einem 3 cm langen Röhrchen, welches mit 
Wasserstoff gefüllt und von continuirlichen(?) Strömen durchflössen war, aber 
in Absorption nicht die Wasserstofiflinien zeigte. 

1) E. Wiedemann und G. C. Schmidt, lieber Luminescenz. Wiedem. Ann. 54. p. 604— 
625 (1895). Ueber Lichtemission organischer Substanzen im gasförmigen, flüssigen und festen 
Zustand. Wiedem. Ann. 56. p. 18—26 (1895). Ueber Luminescenz von festen Körpern und 
festen Lösungen. Wiedem. Ann. 56. p. 201—254 (1895). 

2) W. Hittorf, Wiedem. Ann. 7. p. 582 (1879). 



184 Kapitel KL 

Einen analogen Versuch macht Cantor 0: Die Strahlen einer electrischen 
Lampe werden zur Hälfte in den unteren Spalt eines Spectralphotometers 
geleitet, während die zweite Hälfte durch eine verdünnte Gasschicht von 1 m 
Länge hindurchgehen muss, bevor sie auf die obere Spalthälfte fällt. Das 
Gas wird durch ein Inductorium erregt, und nun untersucht, ob man eine 
Umkehr ung der Gaslinien erhält Das ist nicht der Fall, und Cantor schliesst, 
leuchtende Gase absorbirten nicht die Strahlen, welche sie emittiren, das 
Kirch ho ff sehe Gesetz gelte für sie nicht. Aber der Versuch beweist gar 
nichts. Erstlich nämlich muss, damit Umkehrung eintrete, der absorbirende 
Körper niedrigere Temperatur haben, als der emittirende, sonst können die 
Linien in Emission übrig bleiben oder auch weder hell noch dunkel sichtbar 
sein. Ueber die Temperatur im Geisslerrohr wissen wir aber nichts. Zweitens 
sagt schon Kirchhoff 2): „das Spectrum intermittirender electrischer Funken 
kann durch Sonnenlicht, welches man durch sie hindurchleitet, nicht umgekehrt 
werden, weil die Dauer jedes Funkens sehr klein ist gegen die Zeit zwischen 
zwei auf einander folgenden Funken." In demselben Sinne betont Hittorf 3,) 
dass er bei seinem Versuch continuirliche Ströme angewandt habe. (Ob das 
wirklich der Fall war, ist freilich zweifelhaft.) Auch Frings heim*) fuhrt 
diesen Grund gegen Cantor an. — Ebenso wirkt die Unreinheit des Spectrums, 
welche andere hell bleibende Wellenlängen an die Stelle der dunkeln Linien 
fallen lässt und ihre Dunkelheit vermindert. 

Dass aber die Linien in Geisslerröhren sich unter Umständen umkehren 
lassen, also das Gas gleichzeitig emittirt und absorbirt, ist durch oft beob- 
achtete Selbstumkehr einzelner Linien festgestellt. So haben es für Wasser- 
stofflinien L i v e i n g undDewar-^), Hasselberg<^), Schumann*^), Fievez^) 
beobachtet, für die D-Linien kann man die Erscheinung leicht sehen % für die 
starke He -Linie haben Runge und Paschen '<^) die Erscheinung gefunden. 
Bei der Selbstumkehr ist natürlich das Intermittiren der Entladung kein 
Hinderungsgrund, und das giebt einen Fingerzeig, in welcher Richtung der 
Cantorsche Versuch abzuändern wäre. 

128. Noch eine Arbeit will ich an dieser Stelle erwähnen: Stas^^) hat in 
ausserordentlich mühsamen Arbeiten die Spectra einiger Elemente untersucht. 



1) M: Cantor, Versnch über die Absorption des Lichtes in electrisch leuchtenden Gasen. 
Drudes Ann. 1. p. 462—465 (1900). 

2) G. Kirchhoff, Abh. Berl. Akad. 1861, p. 77. 

3) W. Hittorf, Wiedem. Ann. 19. p. 75 (1883). 

4) E- Pringsheim, Bemerkungen zu einem Versuch des Hm. M. Cantor, Drudes Ann. 
2. p. 199— 20Ü (1900). 

5) G. D. Liveing and E. De war, Proc. Roy. Soc. 85. p. 74 (1883). 

6) Hasselberg, M6m. St. P6tersb. (7) 28. Nr. 2, p. 74 (1880). 

7) V.Schumann, Astron. & Astrophys. 12. p. 159— 166 (1893). 

8) Ch. Fievez, BuU. de Belgique (3) 1. p. 324—332 (1881). 

9) Siehe z. B. A. WOllner, Pogg. Ann. 186. p. 174—176 (1868). 

10) C. Runge und F. Paschen, Astrophys. J. 3. p. 12 (1896). 

11) J. S. Stas, Oeuvres completes, Tome 3. p. 202 — 452. Bruxelles bei Maquardt 1894. 



Strahlnng der Gase. 186 

Sein Ziel war, die verwandten Substanzen auf chemischem Wege so rein her- 
zustellen, dass sie auch spectroscopisch rein erschienen, — eine ebenso 
schwierige, wie zwecklose Arbeit, — um dann mit diesen Präparaten Versuche 
über Veränderlichkeit der Spectra auszufuhren, die ihre Spitze gegen Lockyer's 
Dissociationstheorie kehren. Die Schlüsse, welche Stas ») zieht, sind aber ganz 
verfehlt. Er meint^ das Flammenspectrum sei vollkommen unveränderlich, das 
Spectrum des Bogens und des Funkens sei zwar ein anderes, aber ebenfalls 
unveränderlich, und man müsse daher zwischen dem durch Wärme erzeugten 
Flammenspectrum und dem electrischen Spectrum unterscheiden. Jeder ein- 
zelne Theil dieses Schlusses ist falsch: Flammen- Bogen- und Funkenspectra 
sind noch sehr veränderlich einerseits, sehr verwandt und unter gewissen Be- 
dingungen identisch andererseits; die Unterschiede beruhen theils auf ver- 
schiedener Temperatur, theils auf verschiedener Dichte, endlich auf der ver- 
schiedenen Art der Anregung der Theilchen. Da das Sonnenspectrum am 
ähnlichsten dem des Bogens ist, behauptet Stas auch, das Licht der Sonne 
rühre von electrischen Entladungen in ihr her. Gegen diese Schlüsse wenden 
sich Huggins2) und Wilde 3), letzterer bietet 3000 Mark demjenigen, der ihm 
Thallium bringt, welches nach Stas' Behauptung nur die grünen Linien zeigt. 

ZWEITER ABSCHNITT. 
Die Entstehung der Aetherechwingungen. 

129. In den vorigen Paragraphen sind die Ansichten besprochen wor- 
den über die Frage, auf Kosten welcher Energie in den verschiedenen Fällen 
das Licht entsteht, ohne dass \^ir irgendwie auf den Mechanismus eingegangen 
wären, durch welchen die zugeführte Energie in Licht verwandelt wird. Dass 
man auch in diese Vorgänge einen Einblick zu gewinnen gesucht hat, ver- 
steht sich von selbst, ebenso aber auch, dass wir uns hier noch mehr auf dem 
Boden mehr oder weniger plausibler Hypothesen bewegen, die um so bedenk- 
licher werden, je detaillirter die gemachten Annahmen sind. 

Im Ganzen können wir drei Stufen in der Entwicklung der Anschauungen 
unterscheiden : In der ältesten Zeit nahm man eine wechselseitige Einwirkung 
zwischen den Bewegungen der Moleceln oder ihrer Atome und des Lichtäthers, 
in welchen sie eingebettet sind, an. Das ist offenbar die einfachste Annahme, 
die ihr völliges Analogen in akustischen Erscheinungen findet: wenn ein fester 
Körper schwingt, so theilt er etwas von seiner Energie der umgebenden Luft 
mit, und es entstehen nach allen Seiten sich ausbreitende Schallwellen; wenn 
umgekehrt dieselben Wellen in der Luft vorhanden sind und an den Körper 
gelangen, setzen sie ihn in Bewegung, es tritt Resonanz ein. Dieses Bild wird 

1) J. S. Stas, De la natnre de la lami^re solaire. Mem. Acad. Belg. 49. (1891), 47 pp. 

2) W. Huggins, Inaugural address, Brit. Ass. 1891. Auch Nat. 44. p 372—382 (1891). 

3) H. Wilde, On the spectral and other properties of thallium in relation to the genesis 
of the elements. Chem. News 73. p. 304—305 (1896). 



186 Kapitel III. 

noch heute häufig benutzt, es ist seinerzeit ziemlich ausgebildet worden, und 
besitzt wegen seiner Einfachheit und den bekannten Analogien beim Schall 
manche Vorzüge. 

Die zweite Stufe geht von der Identität des Trägers der electrischen 
und Lichterscheinungen aus : jedes Molecel oder Atom wird mit einer gewissen 
Menge von Aether behaftet gedacht, der bei den Bewegungen der ponderablen 
Materie oder bei electrischen Vorgängen bewegt oder deformirt wird und nun 
in dem umgebenden Aether electromagnetische Lichtwellen hervorruft, wie 
andererseits solche Wellen im freien Aether auf den an den Atomen haftenden 
Aether einwirken und dadurch die fest damit verbundenen Atome in Bewegung 
versetzen. Diese Anschauung ist von der vorigen nur wenig verschieden; sie 
setzt nur zwischen den freien Aether und das ponderable Atom als Zwischen- 
glied den nicht freien Aether. Die Anschauung ist wohl hauptsächlich her- 
vorgerufen durch die nähere Erkenntniss, dass das electrische Leuchten der 
Gase eine Luminescenz sei. 

Die dritte Stufe endlich, in deren Entwicklung wir noch begriffen sind, 
sucht kurz gesagt die Bedeutung der ponderablen Materie immer mehr zurück 
zu drängen. Nicht das Molecel oder das Atom bewegen sich, sondern in oder 
auf ihnen electrische Ladungen, die Atome werden Hertz sehe Resonatoren, 
die je nach ihrer Construction den Ladungen bestimmte Schwingungen gestatten. 
Oder man denkt sich das emittirende Atom als positiv geladenen Körper, der 
von einer Anzahl negativer Electronen umgeben ist, wie die Sonne von den 
Planeten; oder endlich man beseitigt die Materie vollständig und ersetzt sie 
durch ein Aggregat von Electronen. 

130. Schon Euler^) macht die Annahme, die kleinsten Theilchen der 
Körper könnten gemäss ihrer Natur ganz bestimmte Schwingungen leichter 
ausführen, als andere, und damit erklärt er die Oberflächenfarben als eine 
Resonanzerscheinung. HerscheP) fiigt etwas Neues hinzu; er denkt sich 
ebenfalls die Körper aus kleinsten Theilchen, Atomhaufen, zusammengesetzt, 
die nach ihrer Natur und den zwischen ihnen wirkenden Kräften ganz be- 
stimmter Schwingungen vornehmlich fähig sind; aber er meint, unter dem 
Einfluss äusserer Kräfte könnten sie auch ihnen nicht eigenthümliche , er- 
zwungene Schwingungen ausführen. Stokes») sagt, vielleicht als erster, es 
handle sich nicht um die Schwingungen der ganzen Moleceln, sondern um die 
ihrer Theile. Eigenthümlich bei Stokes ist die Anschauung, die Absorption 
beruhe auf einer Störung der natürlichen Molecularbewegungen. Er sagt: „Ich 
gebe die Idee, dass die Lichtabsorption von der Erzeugung molecularer Stö- 
rungen herrühre, nicht als eine neue, obwohl möglicherweise bisher angenommen 

1) L. Euler, Nova theoria lucis et colorum. Oposcula varii argnmenti, Berolini bei 
Haiide & Spener 1746, p. 169—244. Siehe diesen Band § 4. 

2) J. F. W. Herschel, Oa the absorption of light by colonred media viewed in con- 
nexion with the undulatory theory. Phil. Mag. (3) 3 p. 401—412 (1833). 

3) G.G. Stokes, On the change of refrangibility of light. Phil. Trans. 1S52, ü. 
p. 463—562. 



Strahlung der Gase. 187 

sein mag, die MittheiluDg der Aetherschwingungen an die Molecüle implicire 
noth wendig das Dasein isochroner Schwingungen unter den Moleceln." 

Auch Angström^) stellt sich auf den Boden der Annahme, dass die 
kleinsten Theilchen ganz bestimmter Schwingungen fähig seien und daher im 
Spectrum nur ganz bestimmte Linien erzeugen , dass sie auf ganz dieselben 
Schwingungen, wenn sie von aussen herankommen, resoniren und sie absor- 
biren. Er ist aber der erste, — und darin liegt ein grosses Verdienst, — 
der sich die Frage stellt, warum nun nicht alle Körper nur discontinuirliche 
Spectra geben. „Eine Frage von grossem Interesse, deren Beantwortung aber 
auf bedeutende. Schwierigkeiten stösst, ist die: weshalb das Spectrum, welches 
man von den glühenden Theilchen im electrischen Funken erhält, nur gewisse 
Farben zeigt und nicht, wie es bei einem zum Glühen gebrachten Metallstück 
der Fall ist, alle Farben in einem zusammenhängenden Ganzen. Nicht ohne 
Zweifel, ob ich in dieser Sache das Rechte getroffen haben möge, wage ich 
folgende Erklärung: die Theorie der kleinen Bewegungen im Allgemeinen lehrt 
dass die Menge der Molecularbewegungen eines Körpers das dreifache der An- 
zahl der Molecüle innerhalb der Attractionssphäre ist, und daraus folgt, dass 
wenn dieser Molecüle unendlich viele sind, auch die Menge ihrer Bewegungen 
unendlich sein muss, dass mithin auch das Spectrum sich als ein zusammen- 
hängendes Ganzes zeigen muss. Dies braucht indes nicht der Fall zu sein 
mit den Metalltheilchen, welche durch die Electricität fortgeschleudert werden. 
Diese Theilchen können in Grösse bedeutend unter der Attractionssphäre der 
Molecüle bleiben; dadurch wird die Anzahl der möglichen Oscillationen ein- 
geschränkt, weshalb auch das Spectrum kein zusammenhängendes Ganzes 
bilden kann." 

Im folgenden Jahrzehnt sind kaum Ansichten zu unserem Thema ge- 
äussert worden; Kirch hoff und Bunsen berühren die Frage nirgends, und 
auch Plücker und Hittorf sprechen mehr von dem örund der mehrfachen 
Speclra, den sie in einer Veränderung der molecularen Structur sehen, als 
von der Entstehung der Spectra überhaupt. 

131. Die erste ausführlichere Behandlung finde ich bei Cliftoii^). Er 
nimmt an, alle Körper bestehen aus getrennten Moleceln, die wieder aus 
Atomen zusammengesetzt sind; beide sind in dauernder Bewegung. In festen 
und flüssigen Körpern bleiben die Moleceln stets in der Wirkungssphäre be- 
nachbarter Moleceln , die bei festen Körpern stets dieselben sind, während sie 
bei Flüssigkeiten sich ändern. In Flüssigkeiten sollen auch Rotationen der 
Moleceln möglich sein, in festen Körpern nicht. Bei Gasen stehen die Mo- 
leceln unter gegenseitiger Einwirkung nur während der kurzen Zeiten der 



1) A. J. Angström, Optische Untersuchungen. K Svensk. Vet. Akad. Handl. 1853. 
Pogg. Ann. 94. p. 141—165 (1855), Phil. Mag. (4) 9. p. 327—342 (1S55). Siehe auch Phil. Mag. 

(4) M. p. 1—11 (1862). 

2) R. B. Clif ton, An attempt to refer some pheuomena attending the emission of light to 
mechanical principles. Manchester Soc.Proc.5.p.24— 28 (1866)*. Chem. Newsl2. p. 286—287(1865). 






188 Kapitel III. 

Zusammenstösse. Diese bringen Schwingungen der Moleceln und Atome her- 
vor und damit Schwingungen des Lichtäthers, während die translatorische 
Bewegung der Moleceln nicht in Licht umgesetzt werden kann. Er gebraucht 
den Vergleich mit einer Glocke, die durch Bewegung keine Schallwellen er- 
zeuge, sondern nur durch Schwingungen. Wenn die Temperatur wächst und 
damit die kinetische Energie der Molecularbewegung, so wachse auch die 
innere kinetische Energie, und es sei wahrscheinlich, dass beide einander pro- 
portional seien; dann müsse auch die Aetherenergie wachsen und gleichzeitig 
kämen kürzere Wellen hinzu. Drapers Gesetz deute darauf hin, dass für 
alle Körper das Verhältniss zwischen der translatorischen und der inneren 
Energie dasselbe sei. Da in festen und flüssigen Körpern die Moleceln sich 
unter fortwährend veränderlicher Einwirkung der benachbarten Moleceln be- 
finden, so können auch die Atome nicht bestimmte Schwingungen ausfuhren, 
sondern letztere ändern sich fortwährend, so dass wir continuirliche Spectra 
erhalten. In Gasen dagegen finden die Schwingungen rein unter dem Einfluss 
der inneren Kräfte statt, haben daher ganz bestimmte Schwingungszahlen, wir 
haben Linienspectra. In unvollkommenen Gasen herrsche ein mittlerer Zu- 
stand, dem entsprechen Bandenspectra. 

Nach diesen Anschauungen sind alle Veränderungen von Gasspectren auf 
geänderte Freiheit der Atombewegung zurückzuführen, und zwar durch äussere 
Einwirkung, nicht auf Veränderung des Molecels selbst. Auf die Frage, ob 
eine solche Annahme genügt, werde ich im nächsten Kapitel einzugehen haben. 
Soweit moleculare Aenderungen nicht in Betracht kommen, sind aber die An- 
schauungen Cliftons für die nächste Zeit typisch geblieben. 

132. Stoneyi) unterscheidet von Neuem zwischen der Bewegung der 
Moleceln als Ganzes und der Bewegung der Atome in ihnen. Er sagt, nur 
letztere könne Linienspectra hervorbringen, erstere nicht. Die Atombewegung 
gehe frei vor sich nur während der Bewegung der Moleceln in der freien 
Weglänge: während der Zusammenstösse aber ist die Atombewegung nicht 
frei, es treten Störungen ein, welche sich in der Verbreiterung der Linien 
zeigten. Die Wirkung der Stösse sei aber gering, da zwischen je zwei Stössen 
viele Tausende von Schwingungen stattfinden. Die Bandenspectra worden da- 
durch hervorgebracht, dass in dem Molecel Kräfte wirken, welche einen regel- 
mässigen Wechsel der Bewegung der Atome bedingen. — In den folgenden 
Jahren modificirt Stoney^) diese Erklärung etwas; er sagt jetzt, wenn die 
Bewegung im Molecei periodisch sei, so müsse sie sich nach dem Fouri ersehen 
Satz in Sinusschwingungen zerlegen lassen. Das Prisma führe wahrscheinlich 
eine solche Zerlegung aus, daher erzeuge jedes Molecel eine harmonische Reihe 



1) G. J. Stoney, The internal motions of gases compared with the motions of waves 
of light. Phil. Mag. (4) 86. p. 132—141 (1868). 

2) G. J. Stoney, On the cause of the interrupted spectra of gases. Rep. Brit Aas. 
1870, Not & Abstr., p. 41—43; Proc. Irish Acad. 1. p. 107—112 (1871), auch Phil. Mag. (4) 
p. 291—296 (1871). 



Strahlung der Gase. 189 

von Linien. Sind alle die Obertöne vorhanden, so haben wir ein Banden- 
spectrum, wenn nur einzelne da sind und wenn verschiedene Molecel wirken, 
so entsteht das regellose Linienspectrum. In einer dritten Arbeit ^) wieder- 
holt er diese Anschauungen und sagt: „All these phenomena may safely be 
attributed to periodic motions in the molecules of the gas, the dilatation of 
the lines being due to perturbations which eflfect the periodic times. After 
the periodic time has been disturbed (probably on the occasion of the coUi- 
sion between molecules) it seems to settle down gradually towards its normal 
amount, thus imparting breadth to the correspondiug spectral line." Weiter 
wird hier die merkwürdige Vermuthung ausgesprochen, unregelmässige Be- 
wegung der Molecüle sei ein Hauptgrund für die Durchsichtigkeit mancher 
Körper, da solche Moleceln nicht bestimmte Wellenlängen emittiren und ab- 
sorbiren können. 

133« Lecoq de Boisbaudran^) hat sich eine sehr ins Einzelne gehende 
Vorstellung von der Entstehung des spectralen Lichtes gebildet. Er steht auf 
dem entgegengesetzten Standpunkt, wie Stoney, da er meint, das Molecel 
als Ganzes erzeuge das Licht, wie durch die Existenz der Verbindungsspectra 
bewiesen werde. Während in festen Körpern die verschiedenen Moleceln auf 
einander einwirken, daher die Schwingungen nicht frei sind, und in Folge 
davon ein continuirliches Spectrum entsteht, erzeugen die Gase mit freien 
Moleceln discontinuirliche Spectra. Alle ihre Moleceln schwingen in gleicher 
Weise, die verschiedenen Linien eines Spectrums entstehen nach einander, in- 
dem jedes Molecel einen Kreis verschiedener Schwingungen durchläuft, nach 
deren Ablauf derselbe Kreislauf von Neuem beginnt. Von den möglichen Be- 
wegungen eines Molecels ist die einfachste die Rotation um einen Schwer- 
punkt. Wäre es ein Rotationskörper, so könnte die Rotation keine bestimmte 
Wellenlänge erzeugen, wohl aber, wenn es Ungleichmässigkeiten, Hervorragungen 
besitzt. Die Abstände zwischen diesen bedingen die Wellenlängen des emit- 
tirten Lichtes. Die Zahl und relative Lage der Ungleichmässigkeiten bedingt 
ein erstes Spectrum, welches die characteristichen Linien des Molecels bildet. 
— Nun bewegt sich aber das Molecel, wahrscheinlich in langgestreckter 
Ellipse mit variabler Geschwindigkeit, die Wellenlängen hängen daher so zu 
sagen von der Länge des Tages des Molecels ab ; die hellsten Linien entstehen 
im Perihelium. Die Rotation des Molecels kann in gleichem Sinne um die 
eigene Axe und um den Centralkörper stattfinden, oder in entgegengesetzten 
Eichtungen; im ersten Fall werden die Schwingungen bei Entfernung vom 
Perihel schneller und schwächer, es entstehen Banden, die nach Violett ab- 
schattirt sind, im anderen Falle solche nach Roth. Das Centrum der Ellipse 
kann wieder eine Ellipse beschreiben, dadurch wiederholen sich die Banden 

1) G. J. Stoney, On one cause of .transparency. Rep. Brit. Ass. 1871, Not. & Abstr. 
p. 41-42. 

2) Lecoqdeßoisbaudran, Sur la Constitution des spectres lumineuz. C. R. 69. 
^ 445— 451, 606—615, 657—664, 694—700 (1869). Siehe auch C. R. 78. p. 658—660 (1871). 



190 Kapitel ni. 

und es entsteht ein sehr complicirtes Spectrum. Man könnte in demselben 
Sinne noch weiter gehen. — Es muss eine einfache Beziehung zwischen der Rotations- 
dauer des Molecels und der Umlaufszeit in der Ellipse bestehen, sonst würden 
sich continuirliche Spectra ergeben. Es . müssen auch störende Kräfte vor- 
handen sein, durch welche eine Verbreiterung der Linien entsteht ; werden die 
Störungen sehr gross, wie bei den festen Körpern, so erhalten wir continuir- 
liche Spectra. Druckvermehrung verbreitert daher die Linien. 

Diese ganze ungemein künstliche Hypothese wird von Lecoq aufgebaut, 
um Gesetzmässigkeiten in den Spectren zu erklären. Er modificirt sie später 
noch etwas, indem er sagt, die üngleichmässigkeiten brauchten nicht Hei-vor- 
ragungen eines festen Körpers zu sein, sondern könnten auch ersetzt werden 
durch elliptische excentrische Bewegung der Atome im Molecel. 

Ich glaube mit V. A. Julius 2), dass es sich nicht lohnt, näher auf diese 
durch nichts begi'ündeten und, wie mir scheint, unhaltbaren Hypothesen ein- 
zugehen. 

134. In einer interessanten Abhandlung sucht Lippich ^j wohl als Erster 
die Unscharfe der Linien durch die Bewegung der Molekeln und das 
Doppl ersehe Princip zu erklären, da es ihm unmöglich erscheint, dass ge- 
steigerte Temperatur die Art der Atomschwingungen in der Weise ändern 
könne, dass grade benachbarte Schwingungen entstehen. Die hier gewonnenen 
Resultate werden an anderer Stelle zu erwähnen sein. Dann aber fügt er 
hinzu: „Uebrigens möge nicht vergessen werden, dass die erhaltenen Resultate 
strenge nur für ideale Gase gelten. Wenn aber namentlich bei zunehmendem 
Druck, dem das Gas unterworfen wird, oder bei Dämpfen, eine Abweichung 
von diesem ideellen Zustande vorhanden ist, d. h. wenn die Weglänge, während 
welcher ein Molecel in der Wirkungssphäre eines anderen verweilt, nicht mehr 
verschwindend klein ist gegen die mittlere Weglänge, werden nothwendig auch 
Veränderungen im Spectrum diesen Umstand anzeigen. In diesem Falle wäre 
zu erwägen, dass die Schwingungsdauem eines Atomcomplexes durch die gegen- 
seitigen Wirkungen zweier Molecüle während eines nicht mehr verschwindend 
kleinen Wegtheiles geändert werden, und zwar augenscheinlich die grosseren 
Aenderungen auf einer kleineren Wegstrecke als die kleineren. Es werden 
also neue Schwingungsdauern auftreten, deren Intensität im Spectrum um so 
kleiner sich zeigen wird, je grösser ihre Abweichung von der Schwingungs- 
dauer des Gasmolecüls im idealen Zustand ist. Hierdurch wird ein Spectral- 
streifen nach beiden Seiten hin ein verwaschenes Aussehen erhalten und der 
beleuchtete Theil mit zunehmendem Druck um so mehr sich ausdehnen, je 



1) LecoqdeBoisbaudran, Sur la conatitution des spectres Inmineox. CR 70, 
p. 144—146 (1870). 

2) V. A. Julius, Over de lineaire spectra der elementen, en over de dubbeliijnen in 
de spectra van Natrium, Magnesium en Aluminium. Natuurk. Verh. Akad. v. Wet. te Amsterd. 
26. (lbS8) auch Ann. ec. polyt. de Delft. 5. p. 1—128 (1889). 

3) F. Lippich, Ueber die Breite der Spectrallinien. Pogg. Ann. 139. p. 465—479 (1S70). 



Strahlung der Gase. 191 

mehr das beobachtete Gas in seinem Verhalten vom Mariotte-Gay-Lus- 
sa eschen Gesetze abweicht." 

Die hier ausgeführte Zusammenstellung der Linienverbreiterung und der 
Abweichungen von den Gasgesetzen ist sehr geistreich und mag einen Kern 
Ton Berechtigung haben. Aber so einfach liegt die Sache doch nicht; das be- 
weist schon der umstand, dass dasjenige Gas, welches sich am normalsten 
verhält, der Wasserstoff, gleichzeitig dasjenige ist, welches sich unter Druck 
am stärksten von allen Gasen verbreitert, und zwar schon bei Drucken, wo 
bei anderen Gasen relativ keine Verbreiterung zu beobachten ist. 

135. Lommel ») hat bei Gelegenheit seiner Untersuchungen über Fluores- 
cenz ebenfalls Ansichten über die Entstehung der Spectra entwickelt. Er unter- 
scheidet intermoleculare Schwingungen und intramoleculare Schwingungen; 
erstere sind solche des ganzen Molecels, letztere die der Atome in Molecel, 
erstere hängen nur von der Temperatur und dem Aggregatzustand, letztere 
nar von der chemischen Natur des Körpers ab. Wenn ein fester Körper er- 
wärmt wird, so werden die intermolecularen Schwingungen stärker, die 
Moleceln entfernen sich, und dabei wird „die Thätigkeit der Cohäsionskräfte 
so geändert, dass das Molecel (gleichsam jetzt stärker gespannt) dadurch fähig 
wird, neben den bereits vorhandenen auch kürzere Schwingungsperioden zu 
liefern". — Beim Weissglühen haben wir ein continuirliches Spectrum, und 
zwar vermöge seiner intermolecularen Schwingungen, daher für alle Körper 
identisch. Wenn auch intramoleculare Schwingungen vorhanden sein sollten, 
so sind doch die ihnen entsprechenden Linien unsichtbar auf dem hellen Hinter- 
grunde. — „Erst wenn die intermoleculare Beziehung völlig gelöst ist, d. h. 
der Körper in den gasförmigen Zustand versetzt ist, können die intramole- 
CQlaren Schwingungen für sich zur Geltung kommen als helle Spectrallinien. 
Wir sehen also, dass das continuirliche Spectrum eines glühenden festen oder 
flüssigen Körpers durch die intermolecularen, das Linienspectrum durch die 
intramolecularen Schwingungen erzeugt wird." Bei letzteren soll die elastische 
Kraft auch noch von der zweiten Potenz der Elongationen abhängen, daher 
Combinationstöne entstehen. „Das Molecel sammt seiner AetherhüUe leuchtet 
also nicht bloss in den seinen Atomen eigenthümlichen Lichtarten, sondern auch 
noch mit allen möglichen aus diesen combinirten Differenz- und Summations- 
tönen." — Femer nimmt hier Lommel an, ein Molecel absorbire nicht nur 
die Schwingungen, welche seinen eigenen entsprechen, sondern auch die, deren 
Schwingungszahl halb oder doppelt so gross ist. 

Auch in diesen Hypothesen hat sich das Neue nicht bestätigen lassen, 
wir können mit ziemlicher Sicherheit z. B. sagen, dass Combinationstöne in 
den Spectren nicht vorhanden sind. Ich werde darauf au anderer Stelle zu- 
rückkommen müssen. 



1) E. Lommel, üeber Pluorescenz. Erlang. SitzuDgsber. 1S7I, p. 39— 6ü,i auch Pogg. 
Ann. 148. p. 26—51 (1871). 






192 Kapitel JIL 

186. Die Anschauungen von Hopp e-Sey 1er sind relativ einfach und 
klar und unterscheiden sich kaum von denen Cliftons. Er nimmt an, durch 
die translatorische Bewegung der Moleceln wird bei den Zusammenstossen 
Bewegung der Atome hervorgerufen, Oscillationen oder Rotationen, deren 
Geschwindigkeit abhängt von ihrer Masse und den chemischen Kräften, 
mit welchen sie an einander gekettet sind. Diese Bewegungen werden 
von den Atomen dem Lichtäther mitgetheilt, und, wenn sie genügend 
kräftig sind, als Licht bestimmter Farbe vom Auge wahrgenommen. „Die 
Intensität der Lichtentwicklung ist abhängig von der Grösse der Excursionen 
der Atome, sie ist daher besonders gross beim Zerfall der chemischen Mole- 
cüle und Bildung neuer Körper." „Je grösser die Geschwindigkeit der Mole- 
cularbewegung ist, um so grösser wird auch die Intensität der Atombewegungen 
des Lichts. Die Geschwindigkeit der Oscillationen der Art ist in höherem 
Maasse abhängig von der Masse der Atome, als von der chemischen Affinität, 
durch welche sie im Molecüle gefesselt sind, vorausgesetzt, dass die Gruppi- 
rung der Atome nahezu die gleiche ist." „So wie die Bewegung der Molecüle 
die der Atome veranlasst und verändert, können auch umgekehrt die Atome, 
wenn sie von Lichtwellen, die in der Wellenlänge ihren Schwingungen ent- 
sprechen, in ausgiebige Schwingungen versetzt sind, Mitbewegung der Atom- 
gruppen und der ganzen Molecüle hervorbringen — Lichtabsorption". „Je 
dichter die Zusammenlagerung der Molecüle und je lebhafter die Bewegung 
der Atome, um so grösser die Störungen, welche die Atome bei ihren Be- 
wegungen erfahren — Ausstrahlung aller Lichtarten durch erhitzte feste Körper." 

Der Vollständigkeit halber muss ich aus den folgenden Jahren zwei Ar- 
beiten erwähnen, denen wissenschaftlicher Werth wohl nicht zuzuschreiben ist : 
Hand 12) denkt sich die Moleceln von verschieden dichten Aetherhüllen um- 
geben, die verschiedene Elasticität besitzen. Bei den weit entfernten Moleceln 
der Gase haben alle gleiche Hüllen, bei den festen^ und flüssigen Körpern wegen 
der grossen Nähe nicht; daher geben erstere nur bestimmte Wellenlängen, 
letztere alle. Noch weniger besagen Ideen von Puschl.^) Endlich sei hier 
Haussier*) angeschlossen, der sich die Atome als eckige Körper denken will, 
die um feste Axen rotiren und dadurch Aetherwellen erzeugen. Temperatur- 
steigerung bewirke schnellere Rotation, daher kürzere Wellen. 

Lecoq^) bemerkt 1873, dass die durch verschiedene Arten der elec- 
trischen Entladung erzeugten Spectren nicht nur wegen der Temperatur- 

1) F. Hoppe-Seyler, Ueber die Lichterzeugung durch Bewegung der Atome, ^ogg, 
Ann. 147. p. 101-105 (1872). 

2) A. Handl, Notiz über die absolute Intensität und Absorption des Lichts. Wien. Ber. 
65,11. p. 129-132 (1872). 

3) C. P Uschi, Ueber den Zusammenhang zwischen Absorption und Brechung des Lichts. 
Wien. Ber. 67, IL p. 8—13 (1873). 

4) A. Haussier, Die Rotationsbewegung der Atome als Ursache der Emission vou 
Licht- und Wärmewellen. Rep. f. phys. Tech. 24. p. 782—794 (1888). 

5) Lecoii de Boisbaudran, Action du condensateur snr les conrants d'indaction« 
CR. 77. p. 937— 940 (1873). 



Strahlung der Gase. 193 

untei-schiede verschieden seien, sondern dass man eine verschiedene Einwirkung 
der Electricität annehmen müsse. — Dann spricht er besonders von der Ent- 
stehung der continuirlichen Spectren bei Gasen. Dieselben könnten auf zwei 
Weisen erzeugt werden, nämlich entweder durch Steigerung der Temperatur, 
wodurch einzelne Linien verstärkt und unscharf gemacht würden ; das beruhe 
auf Störungen der Molecularbewegungen, wenn die Kräfte zu gross werden ; 
oder aber die Linien könnten auch verbreitert und somit continuirliche Spectra 
erzeugt werden durch Unfreiheit der Moleceln, also durch vermehrte Dichte. Die 
Verwandlung des Banden- in das Linienspectrum sei eine Folge gesteigerter 
Temperatur. 

läJ. In dieser Zeit etwa beginnen die umfangreichen spectroscopischen 
Untersuchungen von Lockyer, die wir an anderer Stelle ausführlich zu be- 
sprechen haben werden. Sie enthalten zerstreut zahlreiche Bemerkungen, die 
zeigen, dass Lockyer*) im Wesentlichen auf dem Boden der Anschauungen 
von Clifton und Stoney steht, also die Lichterzeugung den Bewegungen 
der Atome, nicht denen der Moleceln als ganzes zuschreibt. Neu ist bei ihm, 
dass er zwischen chemischen und physicalischen Atomen unterscheidet; er ist, 
wie mir scheint, mit vollem Recht der Ansicht, dass, wenn der Chemiker im 
Allgemeinen das Molecel aus zwei Atomen zusammengesetzt betrachtet, in 
manchen Fällen nur aus einem bestehend denkt, wir physicalisch eine viel 
weiter gehende Theilbarkeit annehmen müssen. Das kann man sich entweder 
so denken, dass die physicalischen kleinsten Theilchen noch Complexe von 
vielen Moleceln sind, — dann könnte der Begriff des Atoms unverändert 
bleiben, — oder man nimmt an, das chemische Atom sei noch aus vielen Theilen 
zusammengesetzt. Lockyer führt die Veränderlichkeit der Spectra auf Ver- 
änderungen des molecularen Baues zurück. 

Helmholtz2) äussert 1878 die Vermuthung, der Unterschied der Banden- 
and Linienspectra beruhe darauf, dass erstere vom Molecel, letztere von den 
Atomen erzeugt würden. 

Stoney 3) geht wieder näher auf die verschiedenen Bewegungen des 
Lichtäthers ein : er sagt, jede periodische Störung des Aethers lasse sich nach 
Fourier in harmonische Sinusschwingungen zerlegen. Dann fährt er fort: 
„The non-periodic disturbances which traverse a medium are of two kinds, 
— those which like the clang of a bell, may be represented by a series consi- 
sting of sinusoid terms with distinct periodic times, though in this case not 
hannonically related; and those which can be decomposed into sinusoid ele- 
ments only under the condition that the elementary undulations have periodic 

1) Eine zusammenhängende Darstellung seiner Ansichten giebt Lockyer in: Atoms 
and molecnles spectroscopically considered. Nat. 10. p. 69 — 71, 89—90 (1874). Aus etwas 
ipäterer Zeit stammt die Darstellung: J. N. Lockyer, Studies in spectrum analyäis. London 
bei Kegan Paul & Co. ; Capitel 4 und 5. 

2) In J.Moser, Die Spectren der chemischen Verbindungen. Pogg. Ann. 160. p. 177 — 
199 (1877). 

3) G. J. Stoney, Rep. Brit. Ass. 1878, p. 87. 

Eayser, Spectroioopie. II. 1*^ 



' 



194 Kapitel III. 

times which pass without hiatus into one another." Die letztere Art von 
Störungen erzeuge continuirliche Spectra, die erstere aber und die periodischen 
discontinuirliche. 

138. Während ziemlich allgemein angenommen wurde, dass durch die 
translatorische Bewegung der Moleceln keine Lichtschwingungen hervorgerufen 
werden könnten, glaubt Stokes^) doch solche Möglichkeit annehmen zu sollen. 
Er sagt: „We have reason to belle ve that the mere motion of matter through 
the ether is insufficient to produce vibrations. There must be two portions 
of matter exerting forces on each other in order that the ether should be 
thrown into agitation. In ordinary line spectra we consider that the two 
portions of matter form part of the same molecule. Now it seems possible that 
also two portions of diflFerent molecules should in their rapid approach towards 
each other, or recession from each other, cause forces in the ether, which 
produce Vibration. These latter vibrations we might expect not to take place 
in fixed periods, but to produce wbat we call a continuous spectrum. We may 
suppose that at the lowest temperature at which, for instance, oxygen is lu- 
minous, the vibrations in the ether are chiefly produced by this rapid rela- 
tive motion of different molecules, while at higher temperatures the relative 
motions of different portions of one molecule might have the upper band; the 
continuous spectrum in one case, and the line spectrum in the other, might 
thus be explained." 

Diese Bemerkung * von Stokes findet sich in einer schönen Arbeit von 
Schuster über das Spectrum des Sauerstoffs, in welcher Schuster auch 
die uns beschäftigende Frage berührt, allerdings mehr in dem Sinne, worauf 
die Unterschiede der Emission unter verschiedenen Bedingungen beruhen. Er 
präcisirt hier sehr gut die beiden hauptsächlich vertretenen Anschauungen als 
die Theorie der molecularen Störungen und als die Theorie der molecularen 
Structur. Während die erste Theorie alle Veränderungen des Spectrums eines 
Elementes durch äussere Einwirkungen erklären will, — und auf diesen 
Boden haben sich fast alle bisher genannten Forscher gestellt, — v^ill die 
zweite die Aenderungen besonders durch Aenderungen im Molecel, also durch 
mehr oder weniger weit gehende Dissociation erklären. Schuster stellt sich 
in dieser Abhandlung auf die Seite der zweiten Theorie, welche vornehmlich 
durch Lockyer ausgebildet und vertreten worden ist. Die kleinen Verände- 
rungen, wie Verbreiterung der Linien und Intensitätsänderungen, werden nach. 
Schuster auf Rechnung der äusseren Beeinflussung zu schreiben sein, aber 
es scheint unmöglich, den Wechsel vom Bandenspectrum in das Linienspectrum 
ebenso erklären zu wollen. 

Ich kann Schuster darin nur beistimmen, wenn er sagt: „Ifweobserve 
the changes in a spectrum which gradually take place on heating or cooling 
a vapour, we find that the continuous spectrum is produced, not by a widening 

1) In A. Schuster, On the spectra of metalloids. Spectrum of oxygen. Phil. Trans. 
170, 1. p. 37—54 (1879), siehe p. 30. 



Strahlung der Gase. 195 

of the bands, but by a direct replacement, wWch is sometimes sudden and 
sometimes gradual, and which leaves no doubt in the observer's mind that he 
has to deal with two vibrating Systems, and not simply with a disturbed one." 
Dasselbe gilt aber in noch höherem Maasse vom Uebergang des Banden- 
in das Linienspectrum. 

139. Ich bin aber damit von dem eigentlichen Thema etwas abgeschweift ; 
die Gründe der Veränderlichkeit der Spectra berühren uns hier nur indirect. 
Daher will ich auch die vortreflfliche Zusammenstellung der darüber bis 1880 
bekannten Thatsachen, welche Schuster *) giebt, nur erwähnen, obgleich 
natürlich dabei auch immer die Frage nach der Entstehung des Lichtes ge- 
streift wird. Auch Lippich^) kommt darauf zurück; er sagt, wenn alle 
Moleceln n Schwingungen in der Secunde ausführten und keine gegenseitigen 
Kräfte ausübten, so müsste das Spectrum aus einer einzigen scharfen Linie 
bestehen. Aber das werde geändert „1) durch den fortwährenden Wechsel in 
der Form der Schwingungen, zu der ein im Innern des Gases befindliches 
Äethertheilchen durch die vorbeifliegenden Moleceln veranlasst wird. 2) Durch 
die Aenderung der Schwingungsdauer der Aetherbewegung in Folge der sehr 
bedeutenden Geschwindigkeit, mit welcher sich die leuchtenden Moleceln be- 
wegen. 3) Durch die Störungen, welche die Elementarschwingung in Folge 
der Zusammenstösse oder während der Zeit erfahrt, während welcher ein 
Molecel sich innerhalb der Wirkungssphäre eines anderen bewegt." 

140. Inzwischen hat E. Wiedemann seine spectroscopischen Unter- 
suchungen begonnen, und in der ersten schon mehrfach citirten Abhandlung ^) 
sucht er zunächst die Entstehung der verschiedenen Spectra darzustellen. 
Er geht von den Anschauungen der kinetischen Gastheorie aus, und wieder- 
holt im Wesentlichen die von seinen Vorgängern entwickelten und im Vorigen 
angeführten Ideen. Er nimmt also an, die Molecel und Atome können oscil- 
liren und rotiren, die Bewegungen sind periodisch und erzeugen im umgeben- 
den Aether periodische Schwingungen. Ist ein Gas sehr verdünnt und hoch 
erhitzt, so soll es aus einzelnen Atomen bestehen. Da für solche das Ver- 
hältniss der specifischen Wärmen nach der Theorie und dem bekannten Ver- 
such von Kundt und War bürg gleich 1.67 ist, sollen bei ihnen keine Ro- 
tationen vorkommen, wir haben nur Oscillationen, denen die Lichtemission zu- 
zuschreiben ist. So entsteht das Linienspectrum. Wird die Temperatur ge- 
steigert, so werden die Zusammenstösse stärker, die Amplitude wächst, und 
dadurch kommen zu den Grundschwingungen harmonische höhere Schwingungen 
hinzu; ausserdem können nach dem Doppl ersehen Princip die Linien un- 



1) A. Schuster, On our knowledge of spectrum analysis. Eep. Brit. Ass. 1S80, 
p. 258— 29S. 

2) F. Lippich, Untersuchungen über die Spectra gasförmiger Körper. Wien. Ber. 82. 
11. p. 15—33 (tSSO). Wiedem. Ann. 12. p. 380—398 (1881). 

3) E. Wiedemann, Untersuchungen über die Natur der Spectra. Wiedem. Ann. 5. 

p. 500—524 (1878). 

13* 



196 Kapitel III. 

scharf, verbreitert werden. Dasselbe tritt aber sehr viel leichter durch Ver- 
mehrung der Dichte ein, da dabei die Atome unter den Einfluss äusserer Kräfte 
gerathen. 

Die Bandenspectra der Elemente und Verbindungen schreibt V7iede- 
mann, wie Helmholtz, den Bewegungen in den ganzen Moleceln zu. Er 
meint, um Rotationen könne es sich nicht handeln, da die Unveränderlichkeit 
der Wellenlängen bedingen würde, dass sich der Durchmesser der Molecehi 
nach einem ganz bestimmten Gesetze mit der Temperatur ändere. Also kann 
es sich nur um Oscillationen handeln. — Bei flüssigen und festen Körpern 
endlich ist die Freiheit der Moleceln noch mehr herunter gesetzt, und es 
werden daher hier ganze Strahlengruppen emittirt oder absorbirt. 

Die Arbeit enthält noch Betrachtungen über die Natur des ausgesandten 
Lichtes, auf die ich an anderer Stelle zurückkommen werde. 

Nachdem dann Wiedemann in weiteren Arbeiten die directe Erregung 
durch Electricität ohne Temperatursteigerung nachgewiesen, gestaltet er seme 
Vorstellungen etwas um. Er denkt sich ^ die Molecüle von AetherhüUen um- 
geben. Wird den Electroden Electricität zugeführt, so tritt eine dielectrische 
Polarisation in der Weise ein, dass die AetherhüUen der einzelnen Molecüle 
deformirt und während der Rotation der Molecüle in bestimmter Orientirung 
festgehalten werden. „Tritt eine Entladung ein, so pflanzt sich zunächst die 
dadurch hervorgerufene plötzliche Aenderung der dielectrischen Polarisation 
von der Electrode aus durch die AetherhüUen der Gasmolecüle fort und setzt 
sie dadurch in Schwingungen. Daneben kann freilich auch ein Uebergang 
freier Electricität von der Electrode aus von Molecül zu Molecül stattfinden." 
Die Moleceln erhalten dabei unnormal grosse innere Energie, aber bei den 
Zusammenstössen gleicht sich das aus, indem die translatorische Energie wächst. 
— Die durch die electrischen Entladungen eingeleiteten Schwingungen können 
so stark werden, dass die Molecüle in ihre Atome zerfallen; die dabei ver- 
brauchte Energie wird bei der Wiedervereinigung frei. 

141. Wiedemann meint dies in einem speciellen Falle erreicht zu 
haben. Das Linienspectrum des Wasserstoffs schreibt er nach dem Früheren 
den einzelnen Atomen zu, das sogenannte zweite Spectrum des Wasserstoffe 
den unzerlegten Moleceln. Er misst nun im Calorimeter die abgegebenen 
Wärmemengen, wenn das Rohr das Linien- und wenn es das zweite Spectrum 
zeigt, und er meint, die DiflFerenz stelle die bei der Wiedervereinigung der 
Atome frei gewordene, daher auch die zur Spaltung der Molecüle verbrauchte 
Wärme dar. Ich muss gestehen, dass mir diese Deutung sehr bedenklich er- 
scheint: wir wissen so ausserordentlich wenig über die Vorgänge in einem 
leuchtenden Gase, dass wir gar nicht übersehen können, wozu verschiedene 
Wärmemengen gebraucht worden sind, und so möchte ich den Schluss von 



1) E. Wiedemann, Ueber das thermische and optische Verhalten von Gasen nnter dem 
Einfliisse electrischer Entladungen. Wiedem. Ann. 10. p. 202—257 (1880). 



Strahlnng der Gase. 197 

Wiedemann, trotzdem sich Hasselberg^), Schuster *) und Andere dem- 
selben anschliessend doch nicht als bewiesen gelten lassen. 

143. In einer wesentlich späteren mit Ebert gemeinsam ausgeführten 
Untersuchung will dann Wiedemann^) sehen, ob bei den Entladungen der 
Aether irgendwie verändert werde, findet aber nichts derart. Dann kommt 
er noch einmal^) zu einer Auseinandersetzung der Vorgänge, welche das 
Leuchten bedingen, indem er namentlich auf den Unterschied zwischen nor- 
malem Leuchten und Luminescenz eingeht. Nach der kinetischen Gastheorie 
sei ein ganz bestimmtes Verhältniss zwischen der translatorischen Energie der 
Moleceln und ihrer inneren Energie vorhanden. Werde es gestört, so stelle 
es sich sofort bei den Zusammenstössen wieder her, indem die zu kleine Energie 
auf Kosten der zu grossen wächst. Wenn die innere Energie zu gross ist, 
haben wir es mit Luminescenz zu thun^). Das Emissionsvermögen beruht 
darauf, wie leicht die bei den Zusammenstössen erzeugte intramoleculare 
Energie in Form von Lichtschwingungen wieder ausgegeben wird, also von 
der Beibung zwischen den schwingenden Körpertheilchen und dem umgeben- 
den Lichtäther. Die Absorption hängt von derselben Grösse ab, sie müssen 
also einander proportional sein. „Die Anwendbarkeit des Kirchhoff sehen 
Satzes setzt also eine gleichmässige Verwandelbarkeit der intramolecularen 
Energie in translatorische Energie und umgekehrt voraus, denn das Verhält- 
niss von absorbirter und emittirter Energie kann alsdann nur noch Function 
der Temperatur sein. Für Luminescenzerscheinungen kann daher der Kirch- 
ho ff sehe Satz nicht gelten, da sie eben solche sind, bei denen nicht eine 
leichte Verwandelbarkeit vorhanden ist." 

Auf den weiteren Inhalt der umfangreichen Arbeit will ich nicht näher 
eingehen ; es scheinen mir sowohl die experimentellen Bestimmungen als nament- 
lich die aus ihnen gezogenen Schlüsse sehr bedenklich. Wiedemann will 
hier in absolutem Maasse die im Lichte steckende Energie und Aehnliches 
messen ; er gelangt dabei unter anderem zum Resultate, dass nicht der Aether 
selbst der Träger der Lichtenergie sein könne, sondern die ponderable Materie 
denn um das nöthige Quantum von Energie zu geben, müsste die Amplitude 
der Aethertheilchen O.Ol mm sein. 

Ueber die Beziehung zwischen regulärer und irregulärer Strahlung äussert 
sich Angström 6) ganz in dem Sinne Wiedemanns. Ob wir das eine oder 

1) B. Hasse Ib er g, Untersachnngen über das zweite Spectrum des Wasserstoffs. Mem. 
ac St. P^tersb. (7) 80. (1882). 

2) A. Schuster, Bep. Brit. Ass. 1880, p. 287. 

3) E. Wiedemann und H. Ebert, Ueber electrische Entladungen. Wiedem. Ann. 86. 
p. 643—655 (1889). 

4) E. Wiedemann, Zur Mechanik des Leuchtens. Wiedem. Ann. 87. p. 177—248 (1889), 
auch Phü. Mag. (5) 28. p. 149—163, 248—267, 376—399 (1889). 

5) Vergl. E. Wiedemann, Luminescenz und chemische Wirkung des Lichtes. Eder's 
Jahrbuch f. Photog. 1890. 

6) K. Ingström, Bolometrische Untersuchungen über die Stärke der Strahlung ver- 






198 Kapitel III. 

andere haben, hänge davon ab, wie schnell translatorische und innere Energie 
sich ausgleichen, von dem Dämpfungsverhältniss des Gases. Darauf führt er 
es zurück, dass in sehr verdünnten Gasen, wo die Dämpfung klein ist, die 
irreguläre Strahlung überwiegt, mit zunehmender Gasdichte, schnellerem Aus- 
gleich, aber zurücktritt. 

143. Wie nicht anders zu erwai'ten, nehmen auch Liveing and De war 
bei ihren Arbeiten wiederholt Gelegenheit, die Hypothesen der Lichterregung 
zu berühren. So sagen sie^): „The theory of spectral lines most commonly 
received is that the motions of the luminiferous ether producing them is not 
directly due to any motion of translation of the molecules of the emitting 
substance, but to relative motions of the parts of the same molecule, or in 
other words, to vibrations occurring within the molecules; and that the mu- 
tual action of the molecules, while it may give rise to irregulär vibrations of 
the ether, affects the regulär vibrations producing the line« only in an indi- 
rect manner, by Converting part of the motions of translation into internal 
vibrations. On this theory the spectral lines which any given substance can 
readily take up will in general be limited to a certain number of fiindamental 
lines and a number of others harmonically related to them, though not neces- 
sarily simple harmonics of the fundamental lines. And variations of tempe- 
rature, by altering the rapidity and the violence of the action of one mole- 
cule on another, will alter the intensities of the several vibrations, but not 
their periods, unless the violence should extend to the disintegration of the 
molecules, which would be equivalent to the formation of new molecules with 
new fundamental periods of Vibration." 

In einer viel späteren Arbeit 2) sagen Liveing und De war bei Be* 
sprechung der Absorptionsbanden des Sauerstoffs, welche nach der Entdeckung 
von Janssen mit dem Quadrat des Druckes an Intensität zunehmen: „This 
may either be the formation of more complex molecules, as for example 0^, 
corresponding to the deviation from Boyle's law exhibited by oxygen gas, or 
it may be the constraint to which the molecules are subject during their en- 
counters with one another.^ Weiterhin heisst es: „The absence of the absor- 
ptions due to oxygen from all Compounds of oxygen seems to indicate either 
that Chemical combination is not, as has been supposed by some chemists, a 
temporary relation in which the molecular groupings are continually breaking 
up, to be formed anew with ever- changing elementary atoms; or that the 
periods of dissociation are very small compared with the periods of asso- 
ciation." 



dünnter Gase unter dem Einflüsse der electrischen Entladung. Nova acta Ups. 1S92, Anch 
verkürzt: Wiedem. Ann. 48. p. 493—530 (1893). 

2) G. D. Liveing and J. De war, On the disappearance of some spectral lines and the 
variations of metaUic spectra dne to mixed vapours. Proc. Roy. Soc. 88. p. 428 — 434 (18S2). 

3) G. D. Liveing and J. De war, Notes on the absorption-spectra of oxygen and some of 
its Compounds. Proc. Roy. Soc. 46. p. 222—230 (1889). 



Strahlung der Gase. 199 

144. Ich will mit diesen Citaten die Besprechung der Vorstellungen be- 
schliessen, die man sich auf Grund einer elastischen Theorie des Lichtäthers 
gebildet hat Wie man sieht, sind die Vorstellungen mit wenigen Ausnahmen 
überall in gleicher Weise entwickelt worden, man schreibt die Linienspectra 
den Schwingungen der einzelnen Atome zu, welche erregt werden entweder 
durch die Zusammenstösse der Moleceln, wenn es sich um normale Strahlung 
handelt, oder durch Zerreissung der Moleceln bei chemischen Processen, oder 
durch Erschütterungen der Moleceln bei electrischer Beeinflussung. Da es 
sich nur um Störung der Atome handelt, wenn Licht entstehen soll, der Ur- 
sprung der Störung aber ganz gleichgültig ist, so muss nach meiner Meinung 
durch hohe Temperatur bei Gasen ganz ebenso Leuchten hervorgerufen werden, 
wie bei festen Körpern, und das ist ein Hauptgrund, welcher mich gegen 
die Pringsheimsche Behauptung sprechen lässt. 

Die Art der Schwingungen hängt nur von der Natur des Atomes ab, 
so lange dieses frei ist; aber sie wird modificirt, sobald zwei Moleceln sich 
näher kommen, wodurch man die Verbreiterungen erklärt. 

Die Bandenspectra dagegen müssen den Moleceln zugeschrieben werden, 
da sie von Verbindungen erzeugt werden, mit deren Zerfall sie verschwinden. 
Woher aber die eigenthümliche Structur der Banden kommt, die sich so sehr 
von der der Linienspectra unterscheidet, das hat diese Vorstellung nicht auf- 
zukläi'en vermocht. Man muss überhaupt sagen, dass die aus ihr gewonnenen 
Resultate recht dürftig sind, dass sie nicht viel mehr geleistet hat. als einige 
Erscheinungen durch Vergleich mit anderen plausibel zu machen. 

145. Inzwischen hatte die Electricität ihren Eroberungszug in alle mög- 
lichen anderen Gebieten begonnen, einerseits durch die immer mehr um sich 
greifende Vorstellung der Anwesenheit von Ionen, andererseits durch die Con- 
sequenzen der Maxwellschen Theorie und der Hertz sehen Versuche. So 
machen sich denn die neuen Ideen auch auf unserem Gebiete immer mehr 
geltend, nachdem sie schon längere Zeit in anderen Theilen der Optik Ein- 
gang gefunden hatten. Man geht dabei zunächst von der Vorstellung aus, 
dass jedes Atom mit einer ganz bestimmten Ladung versehen ist, dem 
Electron, nach der Bezeichnung von StoneyO, der wohl zuerst seine 
Grösse aus den Erscheinungen der Electrolyse zu ermitteln versuchte. Diese 
Ladung denkt man sich etwa auf dem Atom liegend, mit ihm nicht ganz fest 
verbunden. Wenn nun das Molecel auf irgend eine der früher besprochenen 
Arten erschüttert wird, so vibrirt auch das Electron eines jeden Atoms, und 
diese Schwingungen müssen electromagnetische Wellen im umgebenden Licht- 
äther hervorrufen. 

Der erste, welcher diese Vorstellung ausführlicher für unser Gebiet ent- 
wickelt hat, war wohl Stoney, in einer Arbeit 2), welche an anderer Stelle 

1) G. J. Stoney, Rep. Brit. Ass. 1874. 

2) G. J. Stoney, On the cause of double lines and of equidistant satellites in the spectra 
of gases. Dublin Trans. (2) 4. p. 563—608 (1891). Siehe auch Phil. Mag. (5) 88. p. 418—420 (1894). 



200 Kapitel III. 

ausführlich zu besprechen sein wird. Er leitet hier Gesetzmässigkeiten in 
dem Bau der Spectra ab, wobei er sich der elastischen Theorie bedient, um 
dann zum Schlüsse den Uebergang zur neuen Auffassung zu machen. Er zeigt., 
dass die electromagnetischen Wellen, bis auf eine Verschiebung der Phase 
identisch sind mit den nach der gewöhnlichen Annahme gefundenen. Dann 
fährt er fort: „Within the molecule itself the oscillation of the permanent 
Charge probably causes electric displacement in other parts of the molecule; 
and it is possible that it is to reaction of these upon the oscillating Charge 
that we are to attribute those perturbations of which the double lines in the 
spectrum give evidence. Beside the irremoveable electric charges which elec- 
trolysis has brought to light, and which establish the fact that some parts of 
the molecule behave as perfect non-conductors, there may presumably be tem- 
porary charges in such other parts of the molecule as conduct. This proba- 
bly happens by direct electrification of the molecule when the luminous con- 
dition of the gas is produced by the passage of an electric current through 
it, and it would seem that it must also be brought about indirectly in cases 
of combustion, owing to the combinations and decompositions which then occur 
during which some of the permanent charges become disguised or cease to 
be disguised; in either case having the effect of charging the molecule with 
free electricity, positive or negative. 

Now molecules whether electrified in these ways, or by the motions set 
up within the molecule developing electricity as in an influence machine, 
must be expected to discharge into one another when they coUide, and hence 
will arise the kind of undulation in the aether which is exhibited in Hertz 's 
experiments.^ Aber er meint, dass solche Entladungen nicht die Linien er- 
zeugen ; denn die Schwingungszahlen würden wohl viel grössere sein, und die 
Entladungen zu unregelmässige; „but the most conclusive evidence on this 
point is fui'nished by the reversal of the lines of incandescent gases when 
surrounded by their own vapour at a lower temperature. This phenomenon 
shows that the undulation created in the aether by one set of molecules is 
capable of effacing itself by transferring back the energy of its special oscil- 
lations to another set of the molecules that are more quiescent. This seems 
incompatible with the event beeing a Hertzian discharge between pairs of 
molecules, since this is not a process which would be reversed under the con- 
ditions supposed, while it does exactly agree with what would appear to be 
inevitable if the event is the movement of an electron in that orbit which is 
its natural swing. 

To explain therefore the lines that present themselves in the spectra of 
incandescent gases, it is probable that we must fall back upon the motions 
communicated by the encounters to those non-conducting parts of the mole- 
cule in which are lodged the electrons, and upon periodic changes in the 
distribution of electricity in the conducting part of the molecule consequent 
upon the movements of these permanent charges. These will be synchronous, 



Strahlung der Gase. 201 

and will joinüy excite an electro-magnetic undulation in the aether with the 
periodic times that they have in common. 

Stoney widerlegt schliesslich noch den möglichen Einwand, dass die 
Schwingungen zahlreicher Molecüle sich in ihrer äusseren Wirkung auf den 
Aether grade compensiren müssten; das werde verhindert durch die Einwir- 
kung des Aethers auf die Moleceln, so dass jedes Molecel von seinen Nach- 
barn beeinflusst wird und dadurch eine gewisse Uebereinstimmung zwischen 
ihnen besteht. — Es sei hier gleich angeschlossen, dass namentlich Fitz- 
gerald diesen Gedanken ausführlicher behandelt, dass der freie Aether die 
Moleceln mit einer Art fester Verbindung versieht. 

146. Ich habe diese Arbeit so ausführlich reproducirt, weil sie die erste 
ist, welche diese Ideen entwickelt. Man ersieht aber daraus auch, dass im 
Grunde gegen früher nichts geändert ist. Wirklich fruchtbar hat sie sich 
nur bei der Erklärung des magnetischen Einflusses auf die Spectra gezeigt, 
und bei dessen Besprechung wird auch besser auf das nöthige Detail einzu- 
gehen sein. Hier will ich mich damit begnügen, die für uns besonders in 
Betracht kommenden Arbeiten noch kurz anzuführen. 

Richarz^) hat in mehreren Arbeiten auf Grundlage der electrochemi- 
schen Theorien von Helmhol tz die Wirkung der Ionen verfolgt. Er be- 
rechnet dabei auch die Grösse des Electron und findet: 

—12 .^- i- —1 

129x10 cm2 g 2 sec , 
während Stoney 30 xl0~^^ erhielt. Er betrachtet dann 3) den Fall, das zwei 
Atome eines Molecels um einander rotiren, etwa wie ein Doppelstern ; auf den 
umgebenden Aether wirkt das wie eine Hertzsche Schwingung, es entstehen 
also Lichtwellen, deren Schwingungszahl sich unter Annahmen über die Grösse 
der Masse und des Electrons berechnen lässt. Richarz findet für Wasser- 
stoff die Schwingungszahl etwa 23xl0~^^sec, was einer Wellenlänge von etwa 
30/1 entsprechen würde. 

Fitzgerald 4) untersucht, ob es möglich sei, die Lichtschwingungen auf 
Hertzsche Schwingungen im Molecel zurückzuführen. Er findet indessen, 
dass man dabei zu Widersprüchen kommt: die Energie müsste sehr viel grösser 
sein, als wir sie im ausgestrahlten Lichte finden, und die Wellenlängen auch 



1) G. F. Fitzgerald, On some considerations showing that MaxweU's theorem of the 
eqnal partition of energy among the degrees of freedom of atoms is not inconsistent with 
the varioQs internal movements exhibited by the spectra of gases. Proc. Roy. Soc. 57. p. 312— 
313 (1895). 

2) F. Richarz, lieber die electrolytische Leitung der Gase. Verh. d. natnrhist. Ver. d. 
Rheinl.47. p. 113—115 (1890). Die electrischen Kräfte der Atome, ibid. 48. p. 18—32 (1891). 
Znr kinetischen Theorie mehratomiger Gase. Verh. Physik. Ges. Berl. 10. p. 73—79 (1891). 

3) F. Richarz, Ueber die electrischen und magnetischen Kräfte der Atome. Mtinch. 
Sitzber. 1894; Wiedem. Ann. 52. p. 385—416 (1894). 

4) G. F. Fitzgerald, Electromagneticradiation. Proc. Roy. Instit. 1890*. Rep. Brit. Ass. 
1S93. p. 689—690. 



202 Kapitel III. 

sehr viel grösser. — Ebert*) endlich will aus den Messungen von E. Wiede- 
mann über die Energie in der Natriumflamrae berechnen, wie gross die sich 
bewegende Electricitätsmenge sein müsse, wenn man annimmt, dass sie sich 
mit einer Amplitude gleich dem Durchmesser des Atoms hin und her be- 
wege. Er findet etwa — r^ derjenigen Menge, welche bei der Electrolyse an- 
genommen wird. 

147. Das Jahr 1 895 bringt eine ganze Reihe von Bemerkungen zu einer 
Frage, welche namentlich der elastischen Theorie sehr bedeutende Schwierig- 
keiten verursacht hat, aber auch jetzt nicht aufgeklärt ist. Diese Frage be- 
triflFt die Möglichkeit der sehr linienreichen Spectren, welche uns namentlich 
die Metalle zeigen; schon das Eisen wird mehr als 4000 Linien haben, aber 
es giebt noch lange nicht das linienreichste Spectrum. Wenn nun alle diese 
Linien von den Bewegungen in einem einzelnen Molecel hervorgerufen werden 
sollen, so müssen wir eine relativ sehr grosse innere Energie der Moleceln 
annehmen, und dadurch kommen wir zu einem Widerspruch gegen die kine- 
tische Theorie der Gase, die lehrt, dass wir in dem Verhältniss der speci- 
fischen Wärmen ein Maass für das Verhältniss der inneren und der Gesammt- 
energie haben, und daher die erstere zu berechnen gestattet. Dazu ist noch 
das Maxwel Ische Gesetz zu berücksichtigen, nach welchem die Energie unter 
alle Freiheitsgrade gleichmässig vertheilt sein soll. Besonders auffallend wird 

dieser Widerspruch für die sogenannten einatomigen Gase, wie Quecksilber- 

5 

dampf, für welche das Verhältniss der specifischen Wärmen — wird, was be- 

deutet, dass gar keine innere Energie vorhanden ist. Und doch giebt uns 
Quecksilberdampf nicht nur ein linienreiches Linienspectrum, sondere auch ein 
Bandenspectrum und ein continuirliches Spectrum. Auf diese Schwierigkeit 
ist ausserordentlich häufig hingewiesen worden.'^) 

Bryan^) meint nun, alle Schwierigkeiten verschwänden bei der electro- 
magnetischen Theorie. Er sagt: „To my mind, the electroma^etic theory of 
light entirely relieves the kinetic theory from the bürden which has been 
imposed on it by its opponents, since if (for example) we regard the mole- 
cules of a gas as perfectly conducting hard spheres, spheroids, or other bodies 
moving about in a dielectric „vacuum" (i. e. space devoid ofordinary matter), 

1) M. H. Ebert, Le m^canisme de la luminosite an point de vae de la th^iie ^lectro- 
maguetique de la lumiöre. Arch. sc. phys. et nat. (3) 25. p. 489—503 (1891)) Wiedem. Aim.4S. 
p. 651—671 (1893). 

2) Ich will hier nur eine Arbeit nennen, die sich speciell mit dieser Frage beschfiftigt : 

M. Brillouin, Snr le degr6 de complexit^ des molecules gazeores. C. R. 112. p. 575— 577 

(1S91). Es sei noch erwähnt, dass Live lug sagt, man müsse ans dem Verhalten des (}aeck- 

Silberdampfes den Schlnss ziehen, dass fiir ihn im Zustande, wo er strahlt, das Verhältniss 

5 
eben nicht — sei. Siehe: G. D. Liveing, On the flame spectrum of mercury and its bearin^ 

on the distribntion of energy in gases. Cambr. Proc. 10, 1. p. 38—40 (1898). 

8) G. H. Bryan, Prof. Boltzmann and the kinetic theory of gases. Nat. 6L p. 31 (18951. 



Strahlung der Gase. 203 

we shall be able to account for the spectra by means of electromagnetic 
oscillations determined by surface-harmonics of difFerent Orders without inter- 
fering with the assuinptions required for explaining the specific heats of gases." 
— Fitzgerald 1) aber bemerkt dazu, dass bei einer solchen Annahme von 
vollständiger Unabhängigkeit der Bewegung der Moleceln, welche die Tem- 
peratur des Gases definiren, und der Ladungen auf ihnen, welche das emittirte 
Licht bedingen, kein Ausgleich der beiden Energien statt finden könnte, wäh- 
rend wir doch wissen, dass ein Gas sich abkühlt, wenn es strahlt. 

148. Schuster'^) will erklären, wie trotz geringer innerer Energie, 
weniger Freiheitsgi'ade , zahlreiche Spectrallinien auftreten können. Jedes 
Atom hat eine bestimmte Ladung; wenn sie sich auf der Oberfläche ver- 
schieben kann, so wären nur zwei Grade der Freiheit vorhanden. Wenn ein 
Molecel eine homogene Strahlung aussenden kann, so bedeutet das, dass das 
Electron eine bestimmte Gleichgewichtslage hat ; sind mehrere solche möglich, 
so sind auch mehrere Schwingungen vorhanden. Schuster denkt, dass die 
Schwingungen in den verschiedenen Gleichgewichtslagen nach einander auf- 
treten. Während des üeberganges aus einer Lage in die andere ist das Licht 
allerdings nicht homogen, aber wenn diese Zeit kurz ist, so macht das nichts 
aus. Die verschiedenen Lagen brauchen nicht alle gleich wahrscheinlich zu 
sein; dadurch können Intensitätsunterschiede zwischen den verschiedenen Linien 
erklärt werden, die also nicht nur auf verschiedener Amplitude zu beruhen 
brauchen. Mit einer Zunahme der Stärke der Stösse wird die Dauer der 
gleichförmigen Bewegung um eine Ruhelage abnehmen, d. h. mit Zunahme der 
Dichte wird eine Verbreiterung der Spectrallinien eintreten. Wenn bei den 
Schwingungen die Kräfte nach verschiedenen Richtungen verschieden gross 
sind, so treten zwei Schwingungszahlen auf, d. h. wir erhalten Doppellinien. 
Schuster schliesst: „In the existence of the electron I firmly believe; and 
this necessarily implies a very restricted number of variables." 

Fitzgerald 3) scheint diese Erklärung nicht genügend, denn schon die 

5 
Existenz nur eines Freiheitsgrades vertrüge sich nicht mit einem Werth - 

far das Verhältniss der specifischen Wärmen. Er stellt nun die schon früher 
erwähnten Betrachtungen über die Wirkung des freien Aethers anf die La- 
dungen an, wodurch dieselben gewissermaassen zusammengekuppelt werden 
mit ihren Nachbarn, und zwar ausserordentlich viele, da die Wellenlänge sehr 
gross gegen die Dimensionen der Moleceln ist. Denken wir uns etwa 10^ in 
diesem Sinne zusaramengekuppelt, so dass sie ihre Bewegung gegenseitig con- 
trollii-en, so könnte ihre Bewegung durch drei Coordinaten ausgedrückt werden. 

1) G. F. fitzgerald, The kinetic theory of gases. Nat. 51. p. 321—222 (1895). 

2) A. Schuster, The kinetic theory of gases. Nat. 51. p. 293 (1895). 

3) G. F. Fitzgerald, On some considerations showing that Maxwell's theorem of the 
eqaal partition of energy among the degrees of freedom of atoms is uot inconsistent with the 
Tarioos internal movements exhibited by the spectra of gases. Proc. Roy. Soc. 57. p. 312— 
313 (1895). 



204 Kapitel III. 

Wenn die Atome nun z. B. Kugeln wären, so wären 3x10^ + 3 Grade der 
Freiheit vorhanden. Wenn die totale Energie unter alle diese Grade gleich- 
massig vertheilt ist, so erhält jedes Atom nur seinen Theil der Bewegung der 
Electricität, und seine Energie der äusseren Bewegung wird nur vermindert 
um den (3xl0~^)ten Theil wegen der Bewegung des Electrons. Diese Ver- 
minderung könnten wir aber natürlich nicht calorimetrisch messen, und es 
könnten auch 1000 Grade der Freiheit vorhanden sein, ohne dass wir es am 
Verhältniss der specifischen Wärme wahrnehmen. 

Boltzmann^) dagegen will die Schwierigkeit umgehen, indem er die 
Anregung der Schwingungen in der translatorischen Bewegung sucht; er sagt: 
„I still think it possible that the source of energy of the electric vibrations 
caused by the impact of two gas molecules in the surrounding ether, may be 
in the progressive and rotatory energy of the molecules. If the electric states 
of two molecules differ in their motions of approach and Separation the energy 
of progressive motion may be transformed into electric energy." 

Es sei noch eine Abhandlung von Stoney^) aus demselben Jahre erwähnt 
in der er mancherlei Betrachtungen über die Bewegungen in den Molecehi 
anstellt, und sie zu classificiren sucht. 

149. Larmor^) sagt, das Molecel sei aufgebaut aus Electrons oder 
„intrinsic strain centres". „A System of electrons describing steady orbits 
round each other, after the manner of the bodies of a solar or stellar System, 
would represent a molecule; any disturbance of this steady motion would 
induce radiation across the aether, which would last until it had reduced the 
motion again to a State af steadiness. — The wave-lengths of luminous 
radiation are about 10-^ times the linear dimensions of the molecule.** 

Zu schon sehr specialisirten Bildern des Molecular- oder Atombaus 
gelangen zwei neueste Arbeiten. Jeans*) stellt sich vor, das Atom bestehe 
aus concentrischen Schichten abwechselnd positiver und negativer Electronen, 
wobei die äusserste Schicht wahrscheinlich negativ ist. Er findet^ dass unter 
dieser Annahme das Spectrum aus Linienserien verschiedener Art bestehen 
müsse, die etwa so gebaut sind, wie die wirklich beobachteten, die vor allem 
sich einer Grenze nach kurzen Wellenlängen hin nähern. Jede Schale des 
Atoms giebt zwei solche Serien. 

Derartige Betrachtungen sind interessant und werthvoU; es müssen 
schliesslich, um Fortschritte zu machen, aus specialisirten Vorstellungen die 

1) L. Boltzmann, On certain questions of the theory of gases. Nat. 51. p. 413 — 
415 (1895). 

2) G. J. Stoney, Note on the motions of and within the molecules; and on the insig'- 
nificance of the ratio of the two specific heats in gases. Proc. Roy. Soc. 68. p. 177 — 182 (1895), 
Of the kinetic theory of gas , regarded as illustrating nature. Phil. Mag. (5) 40. p. 362 — 
383 (1895). 

3) J. Larmor, The influence of pressure on spectral lines. Rep. Brit. Ass. 1897, p.55^ — 
556. Siehe auch Phil Trans. 186. p. 696—743 (1895). 

4) J. H. Jeans, The mechanism of radiation. Phil. Mag. (6) 2. p. 421—455 (1901). 



Straliiang der Gase. 205 

Consequenzen gezogen und mit den experimentellen Resultaten verglichen 
werden. Dann wird sich allmählich ergeben, welche von den Hypothesen bei- 
zubehalten und welche zu verwerfen sind. Aber ich halte es für verfrüht, 
grade eine solche Hypothese hier ausführlich zu besprechen, und verweise 
daher auf die Originalarbeit. 

Es ist bemerkenswerth, dass in einer gleichzeitigen Arbeit Voigt *) zu 
ganz derselben Vorstellung des Atombaus geführt wird. Er prüft sie nicht 
an den spectralen Consequenzen, sondern an denen, welche man für die Ein- 
wirkung mechanischer und thermischer Deformationen auf die optischen Eigen- 
schaften der Körper ziehen kann. Dabei zeigt sich, soweit das spärliche 
experimentelle Material genügt, kein Widerspruch, und manche bekannte That- 
sachen, z. B. die sogenannte Eundtsche Regel, ergeben sich ungezwungen. 

Galitzin^) betrachtet das Molecel als Hertz sehen Resonator und 
untersucht den Einfluss, den zwei benachbarte Moleceln auf die electrischen 
Schwingungen ausüben müssen. Er findet, dass jede Schwingung in zwei ge- 
spalten werden rauss, und dass der Abstand der beiden so entstehenden Linien 
von dem Abstand der Moleceln abhängt Da letzterer nun bei der Molecular- 
bewegung variirt, so werden die Linien verbreitert. — Mebius^) dehnt die 
Betrachtung auf drei Moleceln aus, wodurch sich eine Verbreiterung 
namentlich nach längeren Wellen hin ergiebt. Beide nehmen an, dass der 
Widerstand des Molecels für electrische Schwingungen sei, dass also in den 
Moleceln keine Joulesche Wärme entwickelt werde, sondern die Dämpfung 
der electrischen Schwingungen ausschliesslich durch Strahlung hervorgerufen 
werde. — Lagergren*) stellt Rechnungen und Beobachtungen über die 
Dämpfung' der Hertz sehen Resonatoren durch Joulesche Wärme und 
Strahlung an. 

Einige Untersuchungen über die Gesetzmässigkeiten in Spectren sind 
auf dem Boden der besprochenen Anschauungen ausgeführt, sie sollen an 
anderer Stelle erwähnt werden. 

Es wären dann noch vor allen Dingen die Anschauungen von L o r e n t z 
zu erwähnen, die zu einer Grundlage der Erklärung des Z e e m a n - Phänomens 
gedient haben. Aber es kann nicht meine Aufgabe sein, hier weiter in das 
Gebiet der Optik, Electricität oder kinetischen Gastheorie einzudringen. So 
habe ich mich damit begnügen müssen, diese Fragen mehr zu berühren, als 
sie zu behandeln. Ein Hauptgrund für diese Beschränkung liegt aber auch 
in dem Umstände, dass ein grosser Theil der hierhergehörenden Anschauungen 

1) W. Voigt, Beiträge zur Electronentheorie des Lichtes. Drudes Ann. 6. p. 459 — 
505 (1901). 

2) B. Galitzin, Zur Theorie der Verbreiterung der Spectrallinien. Wiedem. Ann. 56. 
p.78— 99 (1895). 

3) C. A. Mebius, Om B. Galitzins teori för spektralliniemas utbredning. Oefvers. E. 
Vet. Ak. Förh. 1898, Nr. 8, p. 485—495. 

4) S. Lagergren, Ueber die Dämpfung electrischer Resonatoren. Bih. K. Sv. Vet.-Ak. 
Handl. 23. 1, p. 1—80 (1897). 



206 Kapitel III. 

augenblicklich so im Werden begriffen ist, dass es mir verfrüht erscheint, sie 
hier besprechen zu wollen. 

150. Zum Schlüsse dieses Abschnittes muss ich noch kurz auf die Natur 
des von den leuchtenden Körpern ausgesandten Lichtes eingehen, wobei ich 
mich aber auch darauf beschränke, die wesentlichsten Abhandlungen anzu- 
führen. Fizeau und Foucault^) haben, als sie die ersten Versuche über 
Interferenzen bei hohen Gangunterschieden ausführten, die Vermuthung aus- 
gesprochen, es sei solchen dadurch eine Grenze gesetzt, dass ein emittirendes 
Theilchen nur eine gewisse Zahl regelmässiger Schwingungen ausführe, dann 
aber plötzlich eine neue Reihe solcher beginne, die mit den früheren nicht 
cohärent sei. Diese Anschauung ist dann namentlich von E. Wie de mann *^) 
aufgenommen worden und er hat verschiedene theoretische Folgerungen daraus 
zu ziehen gesucht, welche ich zum Theil in den vorigen Paragraphen als be- 
denklich bezeichnet habe. Auch Ebert baut vielfach auf dieser Annahme 
Schlüsse auf 

Schon Lippich*^) protestirt gegen die Richtigkeit dieser Auffassung. 
Viel ausführlicher aber behandelt Gouy^) die Frage nach dem Wesen des 
Lichtes und zeigt, dass wir es mit einer grossen Summe regelloser Stösse zu 
thun haben, deren Resultate aber eben wegen der ausserordentlich grossen 
Zahl der Glieder sehr langsam veränderlich ist. Zu demselben Resultat ge- 
langt Rayleigh^) in seiner Wellentheorie des Lichts; er sagt dort: „The 
narrowness of the bright line of light seen in the spectroscope, and the 
possibility of a large number of interference bands, depend upon the same 
conditions; the one is in truth as much an interference phenomenon as the 
other." Darauf weist später Rayleigh^) gegen Ebert hin, der wieder 
Unregelmässigkeiten in der Lichtbewegung angeführt hatte, und er sagt dann ') 
noch deutlicher: regelmässiges weisses Licht sei eine Phrase, sei — „what 
Clifford would have called nonsense". 

Zu ganz denselben Resultaten kommt dann Schuster^) in einer sehr 



1) H. Fizeau et L. Foucault, Sur les phenom^nes des interf^rences entre deux rayons 
de lumi^re dans le cas de grandes difference de marche. C. R. 21. p. 1155—1158 (1845), Ann. 
chim. et phys. (3) 26. p. 138- 148 (1849). 

2) E. Wiedemann, siehe z. B. On a means to determine the pressure at the surface 
of the sun and stars, and some spectroscopic remarks. Proc. Phys. Soc. 4. p. 31 — 34 (1880), 
auch Phil. Mag. (5) 10. p. 123—125 (18S0). Oder: Zur Mechanik des Leuchtens. Wied. Ann. 
87. p. 177—248 (1889). 

3) F. Li pp ich, Untersuchungen über die Spectra gjisförmiger Körper. Wien. Ber. 82. 
II, p. 15—33 (1880). auch Wiedem. Ann. 12. p. 380—398 (1881). 

4) A. Gouy, Sur le mouvement lumineux. J. de phys. (2) 6. p. 354—362 (1886). 

5) Lord Rayleigh, Wave theory of light. Encycl. Brit. 9»'' ed., Vol. 24. p. 421—4.^9, 
(1888), siehe p. 425. 

6) Lord Rayleigh, On the limit to interference when light is radiated from moving 
molecules. Phil. Mag. (5) 27. p. 298—304 (1889). 

7) Lord Rayleigh, On the character of the complete radiation at a given temperature. 
Phil. Mag. (5) 27. p. 460—469 (1889). 

8) A. Schuster, On interference phenomena. Phil. Mag. (5) 87. p. 509—545 (1894). 



Strahlung der Gase. 207 

ausfuhrlichen Arbeit. Trotzdem will Poincare») wieder aus den Versuchen 
von Fizeau und Foucault den Schluss ziehen, dass während so vieler 
Schwingungen, als man Interferenzen beobachten könne, die Schwingung eines 
Theilchens regelmässig sei. Gouy^) und Schuster^) weisen daher von neuem 
auf die Fehlerhaftigkeit der Schlüsse hin. Endlich wird Lord Rayleigh*) 
noch einmal auf diese Frage geführt, als Stokes und J. J. Thomson den 
Unterschied zwischen Röntgenstrahlen und Licht darin sehen wollen, dass 
erstere aus unregelmässigen Stössen bestehen, letzteres aus einer regelmässigen 
Bewegung. Rayleigh sagt, gerade ihre Annahme für Röntgenstrahlen passe 
auf das Licht. „A curve representative of white light, if it were drown 
upon paper, would show no sequencies of similar waves". 

DRITTER ABSCHNITT. 

Einzelne Luminescenzerscheinungen. 

151. Bei der Eintheilung der Leuchtphänomene hatte ich gesagt, ^) . 
dass zu den Glühphänomenen, welche ich im Gegensatz zur Fluorescenz und 
Phosphorescenz als nicht durch periodische Anregung hervorgebracht definirte, 
auch die Fälle zu rechnen seien, bei welchen Licht durch Reibung, Krystallisiren, 
langsame chemische Wirkung u. s. w. hervorgebracht wird. Alle diese Fälle 
sind practisch sehr unbedeutend, sie sind auch kaum näher untersucht worden ; 
das Licht scheint immer Theile des continuirlichen Spectrums zu umfassen. 

Ich will im Folgenden die Notizen, die ich über hierher gehörige Fälle 
gefunden habe, zusammenstellen. 

a) Leuchten durch schwache chemische Wirkungen, 

Chemiluminescenz. 

Dass der Phosphor im Dunkeln leuchtet, ist schon so lange bekannt, als 
er seinen Namen führt. Dass das Leuchten nur auf einer schwachen Ver- 
brennung beruhe, dass es sich also nur bei Gegenwart von Sauerstoff zeigt, 
ist erst später ß) gefunden. Linnemann') sieht, dass frische Flächen von 
K und Na im Dunkeln kurze Zeit leuchten; das Licht von Na ist grünlich, 
das von K röthlich. Erwärmt man die Metalle auf 60— 70^, so wird das Licht 
namentlich bei Na sehr hell. Er sagt, das Leuchten daure so lange, als 
Oxydation statt finde, und im folgenden Jahre spricht Petrie^) bestimmter 

1; H. Poincarö, Sur le spectre cannel6. C. R. 120. p. 757—762 (1895). 

2) A. Gouy, Sur la r^gularite du mouvement lumineux. C. R. 120. p. 915—917 (1S95). 

3) A. Schuster, Sur les spectres canneles. C. R. 120. p. 987— 9S9 (1895). 

4) Lord Rayleigh, Röntgen rays and ordinary light. Nat. 57. p. 607 (189S). 

5) Siehe § 98. 

6) Siehe z. B. A. Schrötter, Ueber die Ursache des Leuchtens gewisser Körper. Wien. 
Ber.9. p. 414— 419 (1852). 

7) E. Linnemann, Phosphorescenz des Kaliums und NatriumH. J. f. pract. Chemie 75. 
p. 12S (1S58). 

S) W. Petrie, Phosphorescence of potassium. Rep. Brit. Ass. 1850, Not. & Abstr. p. 59. 



208 Kapitel III. 

aus, ein Theil der durch die chemische Verbindung frei werdenden Energie 
setze sich in Licht um; er meint weiter, wenn man die chemische Wirkung 
steigert, z. B. durch Herstellung neuer Flächen, beim Durchbrechen, werde das 
Licht kräftiger werden. Er findet das bestätigt für Phosphor, und kann auch 
wieder bei Kalium Licht nachweisen. Phipson^ f&gt zu diesen beiden 
Körpern noch Na hinzu. Wesentlich später theilt Baumhau er 2) von Neuem 
mit, dass K und Na im Dunkeln leuchten, während sie sich mit einer Oxydhaut 
bedecken. Erhitzt leuchteten viele Körper, z. B. Papier '^) beim Verkohlen auf 
einer heissen, aber nicht glühenden Platte, unter denselben Bedingungen auch 
Sägemehl, während Phosphor bei 9^ bis 10^ leuchte. 

Joubert*) erklärt wiederum, der Phosphor leuchte nur in Folge von 
langsamer Verbrennung; gesteigerte Temperatur erhöhe daher das Leuchten. 
Bei 200 ö leuchte auch Schwefel, bei noch etwas höherer Arsen. — Heumann ^) 
theilt mit, Schwefel zeige, wenn auf etwa 180® erhöht eine weissliche Phos- 
phorescenzflamme, wie Phosphor. Die Temperatur müsse sehr niedrig sein, 
man könne den Finger in die Flamme stecken, Papier werde nicht gebräunt, 
ein Thermometer steige darin kaum. 

Mit dieser Flamme ist wohl die des brennenden Dampfes von Schwefel- 
kohlenstoff verwandt. Frankland giebt die Temperatur zu 149 ^ P rings - 
heim 6) zu weniger als 150 ^ an. Dibbits ") sagt, ihr Spectrum sei continuirlich. 
— Dixon^) findet, dass Dampf von CS^ mit Luft gemischt sich unter Licht- 
entwicklung oxydire, wenn sie gegen eine Glaswand von 230^ strömen, 
während wirkliche Verbrennung erst bei 232® beginne. Smithells fügt 
hinzu, es gebe viele Kohlenstoffverbindungen, die phosphorescirende Verbrennung 
zeigen. Bei CS^ sei interessant, dass man in der Flamme nicht das Sw an- 
sehe Spectrum sehe; vielleicht sei es freilich nur durch den verbrennenden 
Schwefel verdeckt. 

Während bei diesen Processen der atmosphärische Sauerstoff das Leuchten 
bedingt, giebt es eine zweite Eeihe von Erscheinungen, wo der in Flüssig- 

1) T. L. Phipson, On some new cases of phosphorescence by heat. Rep. Brit Ass. 
1859, Not. & Abstr. p. 76. Siehe auch: Phosphorescence of potassium and sodium. Chem. New;» 
17. p. 108 (1868). 

2) H. Banmhauer, lieber Lichtentwickhmg bei der Oxydation des Kaliums und 
Natriums an der Luft. J. f. pract. Chem. 102. p. 123 (1867). 

3) H. Baumhauer, Ueber Lichtentwicklung bei der langsamen oder unvollständigen 
Oxydation verschiedener Stoffe. J. f. pract. Chem. 102. p. 361—362 (1867). 

4) Joubert, Sur la phosphorescence du phosphore, du soufre et de Tarsenic. C R. 78. 
p. 1853—1855 (1874). 

5) E. Heumann, Verbrennung des Schwefels mit weisser Phosphorescenzflamme. Ber. 
chem. Ges. 16. p. 139—144 (1883). 

6) E. Pringsheim, Das Kirchhoffsche Gesetz und die Strahlung der Gase. Wiedeni. 
Ann. 48. p. 347—365 (1893). 

7) H. C. Dibbits. Ueber die Spectra der Flammen einiger Gase. Pogg. Ann. 1S&. 
p. 497—545 (1864). 

8) H. B. Dixon and E.J.Russell, On the combustion of carbon disulphide. diem. 
News 78. p. 234 (1S99). 



Strahlung der Gase. 209 

keiten enthaltene Sauerstoff die gleiche Rolle spielt. Radziszewski^) giebt 
eine lange Liste organischer Substanzen, die leuchten, wenn sie in alkoholische 
Lösung von kaustischem Kali gebracht werden. Besonders stark wirke Lophin. 
Immer müsse Sauerstoff zugegen sein, vielleicht activer. Für manche Sub- 
stanzen genügt niedrige Temperatur (10 0), für andere muss sie höher sein. 
Das Spectrum ist stets continuirlich mit einem Maximum im Grün oder 
Grüngelb. 

Lenard und Wolf'O finden, dass eine mit Pyrogallus entwickelte photo- 
graphische Platte leuchtet, wenn sie in Alaunlösung getaucht wird. Letztere 
muss aber Sauerstoff enthalten, und es zeigt sich, dass es sich um eine 
Oxydation von Pyrogallussäure handelt. 

Fahrig^) beobachtet, dass ozonhaltiges Wasser beim Mischen oder 
Schütteln mit andern Flüssigkeiten leuchtet. Otto 4) findet dasselbe, und 
sagt, es handle sich dabei immer um Oxydation organischer Substanzen. 

b) Leuchten durch mechanische Einwirkung. 

153. Bei den besprochenen Erscheinungen ist der Ursprung der Energie 
klar, da immer Sauerstoff zugegen sein muss. Viel unklarer sind aber die 
folgenden Fälle: wenn wir zwei Feuersteine an einander schlagen, und es 
entstehen Funken, so sagen wir, ein Theil der im Schlag vorhandenen Energie 
sei concentrirt in dem kleinen abgeschlagenen Stückchen, so dass dasselbe bis 
zum Glühen erhitzt werde. Diese Erklärung passt vielleicht auch noch, wenn 
von zwei an einander geriebenen Stücken Zucker Licht ausgeht, obgleich hier 
schon die bläuliche Farbe des Lichtes dagegen spricht. Gar nicht mehr aber 
kommt man mit ihr aus, wenn verhältnissmässig weiche Körper, wie Uran- 
nitrat, bei schwachem Schütteln leuchten, oder vollends, wenn bei Krystall- 
bildung Licht sichtbar wird. Es sieht so aus, als "habe das Licht etwas mit 
der Krystallstructur zu thun, da die Erscheinung nur bei krystallinischen 
Körpern beobachtet ist. Namentlich Andreocci^) hebt das hervor, und 
meint, eine in der Orientirung der Moleceln aufgespeicherte Energie werde 
beim Zerbrechen frei und gehe in Licht über. 

Das Licht tritt mehr oder weniger schwach auf beim Schütteln von 

1) Br. Radziszewski) Sur les corps organiques phosphorescents. C. R. 84. p. 305 — 
306 (1S77); Untersuchungen über Hydrobenzamid , Amarin und Lophin. Ber. Chem. Ges. 10. 
p. 70 — 75 (1877); Ueber die Phosphorescenz der organischen und organisirten Körper. Ann. d. 
Chem. 203. p. 305 — 336 (1880); Zur Theorie der Phosphorescenzerscheinungen. Ber. Chem Ges. 
la p. 597—601 (1883). 

2) P. Lenard und M. Wolf, Luminescenz der Pyrogallussäure. Wiedem. Ann. 84. 
p. 918— 925 (1888). 

3) £. Fah^rig, The phosphorescence produced upon the tirst contact of ozou with certain 
fluids. Chem. News 62. p. 39—40 (1890). 

4) Marin 8 Otto, Sur Tozone et les phenom^nes de phosphorescence. C. R. 128. p. 1005 
—1007 (1896). 

5) A* Andreocci, Sopra alcune relazioni riscontrate fra l'isomeria ottica e la tribolumi- 
nescenza. Gazz. chim. ital. 28, 1. p. 516—519 (1899). 

Kayser, SpeotroBCopie. II. 14 






210 Kapitel m. 

Krystallen, namentlich wenn sie gut getrocknet sind, beim Reiben, beim Zer- 
brechen, Zerdrücken u. s. w. Die Farbe des Lichts hängt von dem besonderen 
Krystall ab und kann ebensowohl roth, wie gelb, grün, blau oder violett sein; 
man erkennt daraus, dass es sich um specifische Eigenschaften handelt, nicht 
etwa immer um ein und dasselbe schwache continuirliche Spectrum. 

Nach diesen einleitenden Bemerkungen, welche zeigen, dass wir auch 
für diese Erscheinungen von einem Verständniss sehr weit entfernt sind, will 
ich die einzelnen Fälle angeben, in welchen die Triboluminescenz, nach der 
Bezeichnung von E. Wiedemann, beobachtet worden ist. 

Wenn wir von den alten, und wohl vielfach unrichtigen Bemerkungen 
von Placidus Heinrich^) absehen, hat E. BecquerePj zuerst für Uran- 
nitrat das Leuchten beim Reiben gesehen. Dann führt Phipson^) Milch- 
zucker, Mannit und Calomel an, Kraft^) findet bei Pentadecylphenylketon 
beim Zerschneiden oder Zerbrechen ein Sprühen von grünen Funken, und noch 
stärker mit blaugrünem Licht bei Pentadecyltolylketon. — Gucci und Grassi- 
Cristaldi^) finden bei der Hyposantoninsäure Triboluminescenz, Andreocci^) 
bei dem rechts und links drehenden Ethylsantonin, während die racemische 
Verbindung nichts zeigt. — Wiedemann und Schmidt*^) haben die gleiche 
Erscheinung an NaCl, KCl, KBr, KJ gefunden. — 

Pope^) theilt mit, dass Orthobenzoesäuresulfimid (Saccharin) in 
grösseren Krystallen beim Schneiden, Drücken, Brechen, Schütteln lebhaftes 
blaues Licht zeige, welches momentan von der Erregungsstelle durch den 
KrystnU laufe, einerlei in welcher Richtung man zerbricht. Nach dem Leuchten 
ist keine optische Veränderung im Krystall wahrnehmbar. Später 9) fügt er 
hinzu, dass nur unreines Saccharin das Leuchten zeige, und nur wenn die 
Krystalle frisch hergestellt sind. 

Brugnatelliio) untersucht mehrere Santoninderivate : Aethylisodes- 
motroposantonin leuchte gelb, Santonigsäureäthyläther und Desmotroposantonig- 

1) Placidus Heinrich, Die Phosphorescenz der Köi-per nach allen Umständen unter- 
sucht und erläutert. Nürnberg bei Schräg 1820, 4°. 596 pp. 

2) E. Becquerel, La lumi^re, ses causes et ses efFets. Paris bei Didot Fr^res 1S67, 
Vol. I, siehe Livre I und II. 

3) T. L. Phipson, Sur quelques cas nouveaux de phosphorescence. C. R. 50. p. 316— 
317 (1860). 

4) F. Kraft, Ueber einige hochmoleculare Benzolderivate. Ber. Chem. Ges. 21. p. 2265— 
2271 (1888). 

5) P. Gucci e G. Grassi-Cristaldi, Sopra alcuni derivati della santonina. Gaia. 
chim. ital. 22, 1. p. 1—55 (1892), siehe p. 18. 

6) A. Andreocci, Sui quattro acidi santonosi. Gazz. chim. ital. 26, 1. p. 462- 56S 
(1895), siehe p. 494, 513, 524. 

7) E. Wiedemann nnd G. C. Schmidt, Ueber Luminescenz. Wied. Ann. 64. p. 604 — 
625 (1895), siehe p, 623. 

8) W. J. Pope, Ein beraerkeuswerther Fall von Phosphorescenz. Zs. f . KrystaUogr- S5. 
p. 567—571 (1896). 

9) W. J. Pope, On triboluminescence. Nat. 59. p. 618—619 (1899). 

10) L. Brugnatelli, Ueber Santonin und einige seiner Derivate. Zs. f. Bjrystallogr- 27. 
p. 7S— 90 (1897). 



Strahlung der Gase. 211 

Säure mit gelbgrünem Licht, Aethyldesmotroposantonigsäure mit smaragd- 
grünem Licht. Besonders lebhaft sei das Leuchten, wenn man senkrecht zur 
Sjmmetrieaxe zerbricht. Er hat die Erscheinung noch an vielen anderen 
Krystallen beobachtet, sie scheint mit der Spaltbarkeit nichts zu thun zu 
haben, da sowohl vollkommen spaltbare nichts zeigen, als auch nicht spaltbare, 
wie Dichlormethyl-p-tolylsulfon, sie deutlich zeigen. 

Arnold*) zerreibt die Körper im Mörser und findet sehr starkes grünes 
Licht noch bei der Hippursäure. — Burke^) vermehrt die Liste durch Zucker, 
der beim Zusammenschlagen Licht zeige, unabhängig vom umgebenden Gase; 
das Licht zeige das brechbare Ende eines continuirlichen Spectrums. Bei 
Zucker muss die Erscheinung übrigens längst bekannt gewesen sein; ich er- 
innere mich, dass ich mich als Kind oft an ihr erfreut habe. — Steel 3) 
theilt mit, dass in den Zuckerfabriken beim Aufschütten von kömigem Zucker 
das Licht deutlich zu sehen sei. Das Licht beim Zerbrechen werde nicht 
geschwächt, wenn der Zucker mit Alkohol befeuchtet, aber verstärkt, wenn 
er mit Wasser durchtränkt sei. — HerscheH) fügt nichts Neues hinzu. — 
Richarz^) giebt an, dass Salophen und krystallisirtes Baryumplatincyanür 
Triboluminescenz besitzen, Decker^) findet das Gleiche für Aethylchinolin. 

Andreocci"^) sucht für Santoninderative Gesetzmässigkeiten aufzustellen. 
Er findet, dass optische Isomeren, welche entgegengesetzt drehen, sich für 
Triboluminescenz gleich verhalten, während die entsprechenden racemischen 
Verbindungen keine Luminescenz zeigen, dass die optisch activen, nicht ent- 
gegengesetzt drehenden Isomeren sich verschieden verhalten können, dass die 
activen Doppelverbindungen, welche aus nicht entgegengesetzt drehenden Com- 
ponenten entstehen, Triboluminescenz zeigen können. 

Die eingehendste Untersuchung führt dann Tschugaeff s) durch, welcher 
500 verschiedene Krystalle auf Triboluminescenz untersucht und eine lange 
Liste der Körper aufstellt, welche die Erscheinung zeigen: 

A) Anorganische Verbindungen. 

Kaliumsulfat, Urannitrat, Quecksilbercyanid, Baryumnitrat, Ammonium- 
flnorid, Baryumplatincyanüi\ 

B) Organische Verbindungen. 
1. Verbindungen der Fettreihe. 

r- Weinsäure, 1-Aepfelsäure, Asparagin, Ammoniumoxalat, Ammonium- 



1) W. Arnold, Ueber Luminescenz. Zs. f. Krystallogr. 27. p. 92—93 (1897). 

2) J. Burke, Some preliminary experiments on the luminosity prodnced by striking 
Bugar. Rep. Brit. Ass. 1898, p. 810. 

3) Thos. Steel, Luminosity of sugar. Nat. 59. 8. 295—296 (1899). 

4) A. S. Herschel, Triboluminescence.'' Nat. 60. p. 29 (1899). 

5) F. Richarz, Ueber Salophen. Ber.d. naturw. Ver. zu Greifswald 1899, Febr. 

6) H. Decker, Notiz über das Leuchten des N-Aethyl-ß-chinolins. Ber. Chem. Ges. 33. 
U. p. 2277—2278 (1900). 

7) A. Andreocci, Sopra alcune relazioni riscoutrate fra Tisomeria ottica e la tribolu- 
minescenza. Gazz. chim. ital. 29, 1. p. 516 — 519 (1899). 

S> L. Tschugaeff, Ueber Triboluminescenz. Ber. Chem. Ges. 34. p. 1820—1825 (1901). 

14* 






212 Kapitel IIl. 

formiat, Saures Kalium-r-Tartrat, Uranacetat, Isocyantirsaures Kalium, Kandis- 
zucker, Lactose, Rhamnose, Galactose, Sorbit (schwach). 

2. Verbindungen der aromatischen und hydroaromatischen Eeihe. 

Acenaphten, Triphenylmethan, Dibenzyl, /J-Naphtol, Eesorcin, Hydrochi- 
non, Vanilin, Hippursäure, Sulfanilsäure, Anthranilsäure, Salycilsäure, m-Oxy- 
benzoesäure, /J-Oxybenzoesäure (sehr schwach), Naphtonitril, Cumarin, Alan- 
tolacton, Anilinchlorhydrat, Pentadecylparatolylketon, Pentadecylphenylketon, 
1-Mandelsäurechloralid, a- und /J-Benzoinoxim , Benzoyl-/:^-Naphtol, Tyrosin, 
Triphenylphosphin, Quecksilberdiphenyl, Sulfobenzid, m-Dinitrobenzol, Phtal- 
säureanhydrid, /i?-Naphtylamin, Benzoyl-o-naphtylamin, Benzoylmesidin, PhtaU- 
mid, Brompropylphtalimid, Metadetin, Acetanilid, Benzanilid, Lophin, Amarin 
(schwach), a-Methylindol, Acridin, Phenylacridin, Sulfocarbanilid, Dinaphtyl- 
äther, Saccharin, a-N-Aethylchinolin, Anthrachinon, Menthol, Amyrin, Choleste- 
rin, Terpinhydrat, Quercit, Chinasäure, Fenchon, r-Monobromcampher, r- und 
1-Campheroxim, 1-Menthonoxim, Thujonoxim, Succinilobernsteinsaures Aethyl, 
Menthylcarbonat, Bemsteinsäurementhylester, Stearinsäurementhylester, /!^-Naph- 
thoesäurementhylester', Phenylpropionsäurementhylester , Methylsalicylsäure- 
menthylester, Zimmtsäurebornylester, Benzoylmenthylamin, r-Benzoylbornylamin, 
o-Naphtoylmenthylamin, r- und l-H^S-Carvon; endlich neun Verbindungen der 
Santoningruppe nach Andreocci. 

C) Alkaloide, resp. deren Salze. 

Cocain und dessen Nitrat, Salicylat, Jodhydrat, Tartrat, Citrat. — Chinin 
und sein Chlorhydrat, Bichlorhydrat, Bromhydrat, 'Jodhydrat, Fluorhydrat, 
Chlorat, Bromat, Nitrat, Sulfat, lodat, Hypophosphit, Oxalat, Tartrat; femer 
das staerinsaure, bernsteinsaure, benzoesaure, zimmtsaure, valeriansaure Chinin. 
— Cinchonin und sein Chlorhydrat und Sulfat. Cinchonidin nebst dem Bijodhydrat, 
Chlorhydrat, Sulfat. — Cinchonamin mit Nitrat und Chlorhydrat. Tropin, Ecgo- 
nin, Hyosciamin, Cupreinsulfat, Thebainchlorhydrat, Codein, Atropin und sein 
Sulfat, Papaverin, Narcotin, Strychnin und sein Sulfat, Brucin, Pilocarpin. 

Tschugaeff knüpft an die Tabelle die Bemerkung, dass einzelne Atom- 
gruppen, welche er luminophore nennt, die Triboluminescenz zu begünstigen 
scheinen, so Hydroxyl, Carbonyl, der tertiär und secundär gebundene Stick- 
stoff. — Die Erscheinung tritt am stärksten auf bei Uranitrat, valeriansaurem 
Chinin, salicylsaurem Cocain, Cinchonamin, Cumarin, salpetersaurem Anilin. — 
Das Leuchten sei meist momentan, in einzelnen Fällen sei Nachleuchten vor- 
handen, so bei Acetanilid und Sulfanilsäure. — Er findet die Angabe von 
Andreocci, dass die optisch entgegengesetzten Isomeren sich gleich verhalten, 
die stereoisomeren verchieden, bestätigt. 

Es sind noch zwei Arbeiten zu erwähnen, welche Erscheinungen besprechen, 
die wohl mit der Triboluminescenz zusammenhängen. Bandrowski») sagt, es 
sei beobachtet, dass einige Substanzen beim Krystallisiren leuchten, z. B. 

1) F. Bandrowski, Ueber LichterscheinuDgen während der KrystaUisation. Zs. f. physik. 
Chem. 15. p. 323—326 (1894). 



Strahlung der Gase. 213 

Arsenigsäureanhydrit. Er beobachtet dasselbe bei der Krystallisation des vor 
seiner Lösung zusammengeschmolzenen Doppelsalzes von Kalium- und Natrium- 
sölfat. Berzelius und Kose geben an, dass gesättigte Lösung von Fluor- 
natrium bei sehr langsamem Abdampfen viele lebhafte blassgelbe Funken 
zeige. — Bandrowski meint, die Erscheinung lasse sich durch die Annahme 
erklären, dass vor der Krystallisation die dissociirten Ionen sich zu Moleceln 
zusammenlagern und dabei Entladungen zwischen ihnen eintreten, — eine wie 
mir scheint unhaltbare Annahme. Er meint nach dieser Annahme müsse 
Leuchten auftreten, wenn durch Fällung die Dissociation schnell aufgehoben 
werde. Er fügt daher zu einer heiss gesättigten Natriumchlorid-Lösung Salz- 
säure, und sieht erst nebliges, dann helles, bläuliches Licht und sogar stark 
blitzende Funken. 

Dasselbe tritt ein bei Zusatz von Alkohol. Bei Kaliumchlorid mit Salz- 
säure trat im Allgemeinen nur nebliges Licht auf, nur einmal war starkes 
grünes funkenartiges Licht zu sehen. Bei Zusatz von Alkohol ist aber der 
Lichteffect stark. — Bei Kaliumbromid und Alkohol trat nur schwacher 
Nebel auf. 

Wiedemann undSchmidtO finden, dass beim Lösen von Substanzen 
mitunter Licht auftrete, und sie sprechen von Lyoluminescenz. Sie beobachten 
dieselbe bei dem Chlorid von Li, Na, K und spurweise bei Kaliumbromid. 

153« Eine von der im vorigen Paragraphen ganz verschiedene Ent- 
stehungsweise von Licht ist durch NewalP) beobachtet worden. Er findet, 
dass wenn man Gase von kleinem Druck schnell comprimirt, ein Aufleuchten 
der Gasmasse sichtbar wird, aber nur einmal; comprimirt man also dasselbe 
Gas ein zweites Mal, so findet man nichts. Lässt man aber electrische Ent- 
ladungen durch das Gas gehen, so wird es wieder wirksam. Das Spectrum 
des Lichtes zeige continuirlichen Grund und vier helle Bänder, welche 
Schuster als Spectrum des negativen Pols in Sauerstoff beschrieben hat. 
Das Gelingen der Versuche ist aber sehr unsicher; am wahrscheinlichsten ist 
ein Erfolg, wenn man Sauerstoff mit Spuren von Stickstoff oder schwefliger 
Säure nimmt, und wenn der Anfangsdruck 0,3 bis 0,5 mm betrage. Er meint, 
es träten bei der Compression stabüere Moleculargruppirungen ein, und die 
dadurch frei werdende Energie erscheine in der Form von Licht. 



1) E. Wiede mann und Gt. C. Schmidt, Ueber Luminescenz. Wiedem. Ann. 64. p. 604 — 
625 (1895), siebe p. 628. 

2) H. F. New all, On Inminosity attending the compression of certain rarefied gases. 
Gambr. Proc. 9. p. 295—302 (1896). 



' 



y 



KAPITEL IV. 



VERBINDÜNGSSPECTRA. 
MEHRFACHE SPECTRA. 



1 



ERSTER ABSCHNITT. 
Verbinclung88pectra. 

154* Die in der ersten Hälfte des vorigen Jahrhunderts ausgeführten 
Spectraluntersuchungen haben in keiner Weise die Zusammensetzung der in 
der Flamme oder im Bogen verdampften Stoflfe berücksichtigt ; es wurden nicht 
einmal verschiedene Salze desselben Metalles probirt, um zu sehen, ob sie 
identische oder verschiedene Spectra geben, und aus diesem Grunde waren 
alle Schlüsse über den Ursprung der Linien unberechtigt. So konnte man 
auch nicht sagen, dass die D-Linien von Natrium herrühren, und in der That 
haben viele Beobachter sie zweifellos dem Natriumchlorid zugeschrieben. 
Nur für Kohlenstoff haben wir eingehendere Untersuchung verschiedener Ver- 
bindungen durch Swan, und dass er zum ersten Male auf den eigentlichen 
Ursprung der Linien in diesem Sinne einging, ist ein Hauptverdienst seiner 
Arbeit; leider liegen gerade bei Kohle die Verhältnisse sehr complicirt. 

Kirchhoff nnd Bunsen erkannten die Wichtigkeit der Frage, aber 
man muss zugeben, dass sie sie nicht gelöst haben. Sie fanden in den ver- 
schiedensten Flammen und bei den verschiedensten Salzen stets im Wesent- 
lichen die gleichen Spectra für das gleiche Metall, und haben offenbar fälsch- 
lich angenommen, das Salz erzeuge das Spectrum, dies hänge aber nur von 
der Natur des Metalles ab. Welche Vorstellung sie sich von der Entstehung 
des Lichtes gemacht haben, ist in der ersten Abhandlung nirgends zu ersehen. 
Aber in ihrer zweiten und letzten gemeinsamen Abhandlung 2) kommen sie 
schon selbst dazu, den Irrthum zu ahnen. Sie sagen: „So vielen unter den 
verschiedenartigsten Verhältnissen angestellten Beobachtungen gegenüber, 
könnte man sich daher leicht zu der Annahme versucht fühlen, dass in allen Fällen 
die Lichtlinien eines Stoffes ganz unabhängig von den übrigen mit demselben 
chemisch verbundenen Elementen auftreten und dass mithin das Verhalten der 



1) Ein interessantes Beispiel dafür theilt Schuster mit: B. Stewart habe ihm seiner- 
zeit erzählt, dass er auf Grand seines Gesetzes über die Beziehung zwischen Emission und 
Absorption versucht habe, einen ümkehrungsversuch auszuführen. Da er meinte, die Färbung 
der Flamme rühre von Chlomatrium her, versuchte er die Umkehrung der D-Linien durch 
Steinsalz zu erhalten, — natürlich ohne Erfolg. Diese Thatsache ist historisch sehr instructiv, 
sowohl für die Bedeutung Stewarts, als für die anderweit verfrüht gezogenen Schlüsse. 
A. Schuster, Nat. 68. p. 317—318 (1901). 

2) G. Eirchhoff und R. Bunsen, Chemische Analyse durch Spectralbeobachtung. Pogg. 
Ann. 113. p. 338—381 (1861), siehe p. 380. 



\ 



218 Kapitel IV. 

Elemente in Beziehung auf das Spectrum ihrer Dämpfe im chemisch gebunde- 
nen wie im chemisch ungebundenen Zustande stets dasselbe sei. Und doch ist 
diese Annahme keineswegs gerechtfertigt : Wir haben mehrfach hervorgehoben, 
dass die hellen Linien im Spectrum eines glühenden Gases übereinstimmen 
müssen mit den Äbsorptionslinien, die dieses Gas in einem continuirlichen 
Spectrum von hinreichender Helligkeit hervorruft. Es ist bekannt, dass die 
Absorptionslinien des Joddampfes durch Jodwasserstoffsäure nicht hervorgebracht 
werden nnd dass auf der anderen Seite die Absorptionslinien von salpetriger 
Säure sich nicht bei einem mechanischen Gemenge von Stickstoff und Sauer- 
stoff wiederfinden. Nichts spricht gegen die Möglichkeit, dass ein ähnlicher 
Einfluss der chemischen Verbindung auf die Absorptionslinien, wie es in diesen 
Beispielen sich bei niederen Temperaturen bemerkbar macht, auch in der 
Glühhitze stattfinden könne; ändert aber die chemische Verbindung in einem 
glühenden Gase die Absorptionslinien, so muss sie auch die hellen Linien seines 
Spectrums ändern. 

Aus dieser Erwägung scheint zwar zu folgen, dass bei gewissen Ver- 
bindungen die Spectrallinien der Elemente, bei andern Verbindungen an deren 
Stelle neue Linien auftreten; allein es ist immerhin möglich, dass die von uns 
verflüchtigten Salze bei der Temperatur der Flamme nicht bestehen blieben, 
sondern zerfielen, so dass es immer die Dämpfe des freien Metalls waren, 
welche die Linien desselben erzeugten ; und dann erscheint es ebenso denkbar, 
dass eine chemische Verbindung stets andere Linien zeigt, als die Elemente, 
aus welchen sie besteht." 

Kirchhoff und Bunsen erkennen hier also die Möglichkeit von Ver- 
bindungsspectren, aber sie haben nicht erkannt, dass sie vielfach solche selbst 
beobachtet hatten, dass ihre Spectralzeichnungen der alcalischen Erden ein 
Gemisch der Metallspectra und der Oxydspectra sind. Die Thatsache, dass es 
Verbindungsspectra giebt, war übrigens schon mehrere Jahre früher von 
Plückeri) experimentell gefunden worden; er hatte vielfach beobachtet, dass 
in Geissler'schen Röhren Verbindungen in den ersten Minuten ein besonderes 
Spectrum zeigen, welches dann den Spectren der Elemente Platz macht: so 
verhielt sich Schwefelsäure, Kohlensäure, Selenwasserstoff, und Plücker^) 
spricht es bestimmt aus, dass auch Verbindungen ihr besonderes Spectrum 
geben. Denselben Schluss zieht dann Attfield-) aus P 1 ü c k e r s Versuchen. 

155. In seiner grossen Arbeit über das Sonnenspectrum benutzte Kirch- 
hoff zur Erzeugung der Spectren nicht mehr die Flammen, sondern den 
Fnnken des Inductionsapparates, und er bemerkt^), dass die Spectra sich 

1) Plücker, Fogg. Ann. 105. p. 67—84 (1858), und Pogg. Ann. 107. p. 497—538, 63S— 
643 (1859). 

2) Plücker, üeber die Einwirkung des Magnetes auf die electrische Entladung. Pogg. 
Ann. 113. p. 274—280 (1861). 

3) J. Attfield, On the spectrum of carbon. Phil. Trans. 152, I. p. 221—224 (1862). 

4) G. Kirchhoff, Untersuchungen über das Sonnenspectrum. Abh. Berl. Akademie 
1861, p. 63—95, siehe p. 72. 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 219 

wesentlich ändern, wenn auch die Lage der Linien unverändert bleibt. Er 
erklärt dies durch veränderte Temperatur und veränderte Dicke der emit- 
tirenden Dampfschicht, erkennt aber auch hier nicht, dass z. B. bei den Erd- 
alcalien die Banden der Oxyde verschwinden, obgleich er beim Calcium den 
erheblichen Unterschied hervorhebt. 

Erst Roscoe und Clifton klären diese wichtige Thatsache auf. Nach- 
dem sie beobachtet, dass im Funkenspectrum von Ca, Sr, Ba die breiten 
Bänder der Flammenspectra verschwunden sind, sagen sie: „We would suggest 
that at the lower temperature of the flame or weak spark, the spectrum is pro- 
duced by the glowing vapour of some Compound, probably the oxide, of the 
difficultly reducible metal whereas, at the enormously high temperature of the 
intense electric spark these Compounds are split up, and thus the true spec- 
trum of the metal is obtained." 

156. Den Beweis für die Richtigkeit dieser Annahme liefert Mi tsc her- 
lich 2) in zwei vortrefflichen Arbeiten, welche nahezu alle Fragen erledigen. 
Er bringt in die Flamme, in welcher Chloride verdampft werden. Dämpfe von 
Salzsäure und Salmiak; dadurch wird die Dissociation verhindert, und er er- 
hält in vielen Fällen das Spectrum der Chlorverbindung. In anderen Fällen 
verbrennt er Wasserstoff^ dem Chlor, Jod oder Brom beigemischt ist, und er- 
zeugt in der Flamme mit den entsprechenden Salzen die Spectra der Chloride, 
Jodide, Bromide ; oder er verdampft die Substanzen in Wasserstoff und zündet 
diesen dann an. Auch schwache Funken zwischen Salzlösungen geben unter 
Umständen die Verbindungsspectra, obgleich der Funke meist dissociirt und 
das Metallspectrum erzeugt. Durch mannigfach abgeänderte Experimente ge- 
lingt es Mitscherlich für zahlreiche Elemente, — ich nenne Cu, Ba, Ca, Sr, 
Bi, Au, Pb, Fe, Mn, — die Spectra einer oder mehrerer Verbindungen zu er- 
zeugen, und nachzuweisen, dass in den Flammen wegen der reichlichen An- 
wesenheit von Sauerstoff im Allgemeinen die Banden des Oxyds vorherrschen, 
und dass sie in den Zeichnungen von Kirchhoff und Bunsen für die Erd- 
alcalien eine hervorragende Rolle spielen. 

Mitscherlich schliesst: „Es geht aus diesen Versuchen hervor, dass 
die Metalle weder überhaupt in allen Verbindungen ein Spectrum geben, noch 
in den Verbindungen, die ein Spectrum haben, stets dasselbe zeigen, sondern 
dass das Spectrum davon abhängig ist, ob das Metall dasselbe hervorbringt, 
oder welche Verbindung erster Ordnung es erzeugt. Ferner kann man wohl 
mit Recht den Schluss aus diesen Versuchen ziehen, dass jede Verbindung 
erster Ordnung, wenn sie ein Spectrum hat, das aber natürlich nicht durch 
Zersetzung der Verbindung durch die Flamme erzeugt sein darf, ein eigenes 

1) H. E. Roscoe and Clifton, On the effect of increased temperature upon the nature 
of the light emitted by the vapour of certain metals or metallic Compounds. Manchester Proc. 
2. p. 227— 230 (1862); Chem. News 5. p. 233—234 (1862). 

2) A. Mitscherlich, Beiträge zur Spectralanalyse. Pogg. Ann. Uö. p. 499—507 (1862); 
üeher die Spectren der Verbindungen und der einfachen Körper. Pogg. Ann. 121. p. 459— 
488 (1864). 



220 Kapitel IV. 

Spectrum besitzt. Wir kannten bis jetzt nur meist die Spectra der Metalle, 
weil letztere so leicht durch die Flamme reducirt werden." 

Dies Resultat wurde durch Diacon ^ bestätigt, welcher die Chloride der 
Alealien und Erdalcalien in der Chlorwasserstoflfflamme verdampft und dabei 
die besonderen Verbindungsspectra erhält. Bald darauf findet er 2), dass in 
den ersten Momenten nach der Einführung eines Salzes in die Flamme die 
Chlor-, Brom-, Jod-, Fluor- Verbindungen besondere Spectra geben. 

Schon Mitscherlich war es gelungen, das Spectrum des Ammoniaks 
zu beobachten. Ihm folgt darin in vollkommnerer Weise Dibbits^), der auch 
das Cyanspectrum untersucht. 

157. Sehr ausführliche und gute Untersuchungen über die Verbindungsspectra 
verdanken wir Lockyer*). Er weist auch wieder nach, dass in Flammen 
oder in schwachen Funken alle Salze dasselbe Spectrum geben, welches aber 
nicht vom Metall selbst, sondern vom Oxyd herrührt, und nur eine je nach 
der Dissociirbarkeit des Salzes verschiedene Anzahl der längsten Linien des 
Metalls enthält. Wenn man aber die schwachen Funken nach festen Salzen 
übergehen lässt in einer Atmosphäre von reinem Wasserstoff, so erhält man 
die Spectra der betreflfenden Verbindungen. Lockyer untersucht die Fluor-, 
Chlor-, Brom-, Jod- Verbindungen von Pb, Sr, Ba, Mg, Na. Die Abhandlung 
enthält schöne Zeichnungen der Verbindungsspectra von Sr. 

Lockyer schliesst: „A Compound body has as definite a spectrum as a 
simple one; but while the spectrum of a simple metal consists of lines, the 
number and thickness of some of which increase with molecular approach, the 
spectrum of the Compound consists in the main of Channelled Spaces and bands, 
which increase in like manner. In short the molecules of a simple body and 
a Compound one are aflfected in the same manner by their approach or recess, 
in so far as their spectra are concerned; in other words, both spectra 
have their long and short lines." „The heat required to act upon a 
Compound, so as to render its spectrum visible, dissociates the Compound 
according to its volatility : the number of true metallic lines which thus appear 
is a measure of the dissociation ; and as the metal lines increase in number, 
the Compound bands thin out.*' 

Im Jahre 1875 wiederholen Ängström und Thalen^) die Bemerkung, 
dass die Tafeln von Kirch ho ff und Bunsen für die Flammenspectra nicht 



1) E. Diacon, De Temploi du chalumean k chlor-hydrog^ne pour T^tnde des spectres. 
C. R. 56. p. 653—655 (1863). 

2) E. Diacon, Recherches sur rinfluence des ^l^ments 61ectro-n6gatifs snr le spectre 
des mßtaux. Ann. chim. et phys. (4) 6. p. 5—25 (1865). 

3) H. C. Dibbits, üeber die Spectra der Flammen einiger Gase. Pogg. Ann. IfiS. 
p. 497—545 (1864). 

4) J. N. Lockyer, Researches in spectrum -analysis in connexion with tbe spectrum of 
the sun. ü. Phil. Trans. 168. p. 639—658 (1873). 

5) A. J. Angström und T. R. Thalen, Recherches sur les spectres des m^taUoides. 
Nov. Act. Reg. Soc. Sc. ups. (3) 9. (1875). 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 221 

die reinen Spectra der Elemente, sondern zum Theil Banden der Verbindungen 
wiedergeben. Sie sagen : „En employant la combustion pour rendre les corps 
incandescents, on ne pourra jamais etre sür d'obtenir des corps simples, et en 
Toici la raison. Si le corps, introduit dans la flamme pour etre examin6, est 
de teile nature qu'il ne puisse etre d6compos6 en ses 6l6ments par la temp6- 
rature de la flamme, il est bien Evident que les raies spectrales obtenues dans 
ce cas doivent appart^nir nicessairement ä la composition primitive. D'un 
autre c6t6, si la combinaison dont il s'agit, se decompose dejä ä une temp6ra- 
ture plus basse que ne Texige Tincandescence du corps, on comprend bien 
que le spectre observe est du, ou aux el6ments memes de la substance, que 
la flamme rend incandescente, ou aux combinaisons chimiques produites par 
la combustion de ces 6lements. En un mot, lorsqu'un sei m6tallique quelconque 
est introduit dans la flamme, il determine un spectre particulier qui peut 
appartenir 1. au corps primitif compose, 2. ä ses 616ments et 3. ä quelqu'une 
des combinaisons produites par la combustion meme de la flamme, sans qu'on 
pmsse dire k priori laquelle de toutes ces substances donne r6ellement naissance 
an spectre observe". 

Es sei noch eine Abhandlung von Gouy') erwähnt; er findet, dass in 
den Flammen, welche aus dem explosiblen Gemisch von Leuchtgas und Luft 
bestehen und welchen durch den Zerstäuber Salzstaub beigemischt ist, die 
Banden der Verbindung manchmal ganz verschwinden, z. B. bei Cu und Ca. 
Das Kupferchlorür-Spectrum erscheint aber sofort, sobald man Salzsäuredampf 
zumischt oder die Flamme abkühlt. In der oxydirenden Flamme zeigen sich 
die grünen Banden des Kupferoxyds. An der Oberfläche des inneren Flammen- 
conus zeigen Na, Bi, Sn, Cr, Os das Spectrum des Funkens. 

158. Wenn somit die ersten Untersuchungen ergeben hatten, dass unter 
Umständen, wenn nämlich keine Dissociation mit der Erzeugung des Lichtes 
verbunden ist, jede Verbindung ihr besonderes Spectrum geben kann und 
muss, so ist dieser Schluss*) seit jene.r Zeit überall bestätigt worden, und die 
Zahl der heute bekannten Verbindungsspectra ist ausserordentlich gross. Die 
Schwierigkeit bei der Erzeugung eines solchen Verbindungsspectrums ist nur 
immer die, dass meist, unter der Einwirkung hoher Temperatur oder electrischer 
Entladungen die Verbindung zerfallt. Aber man hat nicht nur für Halogen- 
Verbindungen, für Oxyde und WasserstoflFverbindungen, sondern auch für ganz 
complicirte organische Verbindungen die Spectra erhalten können. Vielfach 
erwies sich dabei der Kunstgriff nützlich, dass man schwache Entladungen, 
natürlich ohne L eidner Flasche, durch langsam strömende Gase 3) hindurch- 

1) A. Gouy, Snr les caract^res des flainmes charg6es de poussiere saline. C. R. 85. 
p. 489— 442 (1877). 

2) Siehe noch J.Moser, Die Spectren der chemischen Verbindungen. Pogg. Ann. 160. 
p. 177— 199 (1877); Die Spectren der salpetrigen und der Untersalpetersäure. Wiedem. Ann. 2. 
p. 139-140 (1877). A. Schuster, The spectra of chemical Compounds. Nat. 16. p. 193—194. 
(1877). Siehe auch die Zeichnungen und Messungen von Verbindungsspectren bei Lecoq de 
Boisbandran. Spectres lumineux, Paris 1874. 

3) Siehe Bd. I, § 246« 



l 



222 Kapitel IV. 

gehen liess; dadurch werden fortwährend die Zersetzungsproducte beseitigt 
und neuer unzersetzter Dampf zugeführt, der für wenige Momente leuchten 
kann, bevor er zerfallt. Nach Ebert') sollen electrische Schwingungen sehr 
geeignet sein, solche Verbindungsspectra zu erzeugen. 

Nach der üblichen und im vorigen Kapitel besprochenen Auffassung über 
die Entstehung des spectralen Lichtes können wir auch gar nichts anderes 
erwarten, als dass Verbindungen, wenn sie überhaupt leuchten, ihr besonderes 
Spectrum haben. Wenn wir in den Spectrallinien ein Bild der Schwingungen 
der Atome oder Moleceln sehen, sei es dass die Atome selbst den Aether 
erregen, sei es dass ihre Ladungen das thun, müssen wir annehmen, dass 
jedem besonderen Molecel mit seiner eigenthümlichen Anordnung von Massen 
und Kräften zwischen ihnen besondere Schwingungen zukommen. 

In den oben citirten Worten von Lockyer hebt derselbe hervor, dass 
die Verbindungsspectra sich von denen der Elemente dadurch unterscheiden, 
dass es „in the main" Bandenspectra seien. Wir können heute bestimmter 
sagen, dass es ausschliesslich Bandenspectra sind, es ist kein einziges 
Linienspectrum einer Verbindung bekannt. Das lässt uns den Schluss ziehen, 
dass Moleceln im Gegensatz zu den elementaren Atomen solche Bandenspectra 
geben, und die complicirtere Structur des schwingenden Gebildes, wenn das- 
selbe ein Molecel ist, gegenüber der einfacheren Structur des Atoms, lässt es 
auch plausibel erscheinen, dass das Spectrum so viel complicirter ist. Indessen 
ist damit natürlich in keiner Weise erklärt, warum grade diese Form der 
Schwingungen auftritt. Wir haben in der That noch nicht den kleinsten 
Fingerzeig für eine Erklärung dieser Thatsache, und ich wüsste auch nicht 
einen einzigen Versuch zu ihrer Aufklärung anzuführen, obgleich zweifellos 
aus einer solchen Aufklärung sich eine Fülle von Licht über die Spectral- 
erscheinungen im Allgemeinen ergiessen würde. Ich halte es daher auch für 
eine ganz hervorragend wichtige Aufgabe, dass Verbindungsspectra genauer 
untersucht und verglichen werden. Selbst über die einfachsten Fragen wissen 
wir noch nichts, z. B. ob irgend eine Beziehung existirt, welche angiebt, ob 
die Banden ihre Kanten nach der Seite der grösseren oder der kleineren 
Wellenlängen kehren, ob es von der Natur des Salzes abhängt, wenn die 
Banden aus Paaren oder Triplets bestehen, ob die Zahl der Banden, welche zu 
einer Gruppe vereinigt sind, irgend eine Gesetzmässigkeit zeigt u. s. w. Es liegt 
hier fruchtbares Arbeitsgebiet noch für Jahre und für zahlreiche Beobachter vor. 

ZWEITER ABSCHNITT. 
Mehrfache Spectra. 

A) Experimentelles. 
159. Während die Existenz der Verbindungsspectra, nachdem sie einmal von 
Mitscherlich ausgesprochen war, allgemein anerkannt wurde, fand die etwa 

1) H. Ebert, Ueber lanj^andauerude electrische Schwingungen und ihre Wirkungen. 
Wiedem. Ann. 53. p. 144— 161 (1894). 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 223 

gleichzeitig von Plücker und Hittorf aufgefundene Thatsache, dass 
chemische Elemente mehr als ein Spectrum haben können, lebhaften Wider- 
sprach. Nachdem Plücker^) schon in zwei früheren Abhandlungen die Ver- 
änderlichkeit der Spectra von einzelnen Elementen erwähnt hat, erscheint 
1865*) die vortreffliche Arbeit von ihm und Hittorf, in welcher die Autoren 
feststellen, dass es für eine ganze Reihe von Elementen möglich sei, zwei 
ganz verschiedene Spectra, welche keine Linie gemein haben, zu erhalten: 
pThere is a certain number of elementary substances, which, when differently 
heated, fiirnish two kinds of spectra of quite a different character, not having 
any line or any band in common. The fact is important, as well with regard 
to theoretical conceptions as to practical applications — the more so as the passage 
from one kind of spectra to the other is by no means a continuous one, but 
takes place abruptly. By regulating the temperature you may repeat the two 
spectra in any succession ad libitum.'' 

Diese Thatsache wird zuerst an Stickstoff ausführlich besprochen, welcher 
in Geisslerröhren ohne Leidner Flasche ein Bandenspectrum zeigt, mit Flasche 
dagegen ein Linienspectrum. Immer wieder betonen die Autoren, dass es sich 
nicht um eine allmähliche Veränderung des einen Spectrums in das andere 
handle : „It appears by no means probable that by increasing the temperature 
the shaded bands of one spectrum may be transformed gradually into the 
bright lines of the other; nevertheless it would be desirable to prove by 
eiperiment that the passage from one spectrum to another is a discontinuous 
and abrupt one. — You may easily select a jar of smaller covering, which, 
if intercalated, exhibits the curious phenomenon of two rival spectra disputing 
existence with each other. Sometimes one of the spectra, sometimes the other 
appears; and for moments both are seen simultaneously. — By these and other 
experiments it is evidently proved that ignited nitrogen shows two quite 
distinct spectra. Each bright line of one of these spectra, each of the most 
snbtle lines into which, by means of the telescop, the bands of the other are 
resolved, finally depends upon the molecular condition of the ignited gas, and 
the corresponding modification of the vibrating ether within it. Certainly, in 
the present State of science, we have not the least indication of the connexion 
of the molecular Constitution of the gas with the kind of light emitted by it; 
bot we may assert with confidence that, if one spectrum of a given gas be 
replaced by quite a different one, there must be an analogous change of the 
Constitution of the ether, indicating a new arrangeraent of the gaseous mole- 
cules. Consequently we must admit either a chemical decomposition or an 
allotropic State of the gas. Conclusions derived from the whole series of 



1) J. Plücker, Analyse spectrale. Cosmos 21. p. 2S— 2S8, 312—315 (1S62). On spectral 
analysis. Rep. Brit. Ass. 1863, Not. & Abstr. p. 15-16. 

2) J. Plücker and S. W. Hittorf, On the spectra of ignited f^^ases and vapours, with 
especial regard to the different spectra of the same elementary gaseous substance. Phil. Trans. 
165 p. 1—29 (1965). 



224 Kapitel IV. 

our researches led us finallj^ to reject the first alternative aud to adopt 
the other." 

P lücker und Hittorf finden weiter, dass die Verhältnisse bei Stickstoff 
noch verwickelter liegen: das Bandenspectrum besteht aus zwei verschieden 
aussehenden Theilen; sie vermuthen, dass es sich um zwei verschiedene Banden- 
spectra handle, die man trennen kann, und das gelingt ihnen in der That. Stick- 
stoflf hat also drei verschiedene Spectren. Endlich finden sie, dass, wenn man 
den Druck und die Stärke der Entladung steigert, die Linien des Linienspec- 
trums sich verbreitern und im continuirlich werdenden Grunde verschwinden, 
das Spectrum sich einem continuirlichen nähert. 

Sie fuhren nun nicht sehr glücklich gewählte Namen ein, indem sie die 
Bandenspectra Spectra erster Ordnung, die Linienspectra Spectra 
zweiter Ordnung nennen, Namen, welche sich nicht erhalten haben. 

Als zweites Beispiel fuhren sie Schwefel an, der in der gewöhnlichen 
Flamme verbrannt nur ein continuirliches Spectrum, mit Sauerstoflf verbrannt 
ein schwaches Bandenspectrum zeigt. Bringt man aber Schwefel in ein 
Geisslerrohr und erhitzt dasselbe, so bringen Entladungen ohne Flasche ein 
prachtvolles Bandenspectrum hervor; erhitzt man stärker, so dass der Dampf 
dichter wird, so erscheinen Linien des Linienspectrums, die allmählich stärker 
werden, während die Banden verschwinden. Bei Abkühlung erscheint wieder 
das Bandenspectrum rein. Eine Leidner Flasche bringt sofort das reine 
Linienspectrum hervor. — Auch Se giebt zwei Spectra. 

Es werden dann die Spectra der verschiedenen Kohlenstoffverbindungen 
untersucht, aber hier gelingt es den Verfassern nicht ganz, die Spectra richtig 
zu deuten. Dann finden sie, dass man auch von Wasserstoff bei niedrigerer 
Temperatur ein zweites Spectrum erhalten könne, welches von dem gewöhn- 
lichen aus vier Linien im Sichtbaren bestehenden Linienspectrum ganz ver- 
schieden sei; es ist kein Bandenspectrum, sondern besteht aus zahlreichen feineu 
Linien im Koth und Gelb. Dies Spectrum wird gewöhnlich mit Unrecht 
Bandenspectrum des Wasserstoffs genannt. Von 0, P, Cl, Br, J, As, Hg, Na, 
K, Li, Tl, können sie nur das Linienspectrum erzielen, und da sie meinen, die 
Temperatur sei zu hoch, so versuchen sie für einzelne Fälle die Flamme. 
Dabei erhalten sie von den Erdalcalien, von Blei und Kupfer Bandenspectra 
und begehen nun den Fehler, dieselben für Spectra erster Ordnung der be- 
treffenden Elemente zu halten, während sie einfach die Oxydspectra in der 
Flamme beobachtet hatten. Sie scheinen somit geneigt, alle Bandenspectra 
für Metallspectra erster Ordnung zu halten, ohne genügende Berücksichtigung 
der Resultate von Mitscherlich. Uebrigens war dieser in den entgegen- 
gesetzten Fehler verfallen; auch er hatte beobachtet»), dass einige Metalloide 
Bandenspectra neben ihren Linienspectren geben können, und da er vorher 

1) A. Mitscherlich, üeber die Anwendung der Verbindungsspectren zur Entdeckung 
von Chlor, Brom und Jod in geringster Menge. J. f. pract. Chem. 97. p. 218—223 (1865); auch 
Pogg. Ann. 125. p. 629—634 (1865). 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 225 

solche Bandenspectra als Verbindungsspectra kennen gelernt hatte, so meint 
er nun, die Metalloide müssten zusammengesetzte Körper sein. Mitscherlich 
scheint aber diese Ansicht aufgegeben zu haben, nachdem die Arbeit von 
P lücker und Hittorf erschienen war; wenigstens hat er die in Aussicht 
gestellten Ausfuhrungen nicht erscheinen, lassen. 

160. Trotz der enormen Wichtigkeit der Entdeckung der mehrfachen 
Spectra für Chemie und Spectroscopie scheint die Arbeit merkwürdig wenig 
Aufsehen gemacht zu haben ; man findet sie in den folgenden Jahren nirgends 
erwähnt, weder in günstigem noch ungünstigem Sinne. Erst W ü 1 1 n e r *) sucht in 
gleicher Richtung zu arbeiten, aber mit wenig Glück. Er meint bei Wasser- 
stoff noch ein drittes Spectrum gefunden zu haben, ebenso bei Sauerstoff drei 
verschiedene Spectra, ein Bandenspectrum und zwei Linienspectra, bei N be- 
stätigt er die Vei-suche von Plücker und Hit t ort In Bezug auf spätere 
Arbeiten von Wüllner ist hervorzuheben, dass er hier sagt: „Die Spectra 
sind wesentlich verschieden, sie gehen nicht das eine aus dem andern hervor, 
indem etwa bei gesteigerter Temperatur immer neue Linien und Farben auf- 
treten, sondern es verschwinden Lichtmengen, die bei niedriger Temperatur 
vorhanden sind, oder es treten an einer vorher continuirlich beleuchteten 
Stelle in höherer Temperatur helle Linien auf fast dunklem Grunde hervor." 
Und über Stickstoff sagt er, wie Plücker und Hittorf: „Das erste Stick- 
stoffspectrum ist abwechselnd sichtbar, abwechselnd nicht; ist es verschwunden, 
so sieht man statt dessen das zweite Stickstoffspectrum. Man kann die Er- 
scheinung füglich einen Conflict der beiden Stickstoffspectra nennen." — üeber 
H sagt Wüllner: „Die Verschiedenheit der Temperatur muss beim Wasser- 
stoff als die einzige Ursache dieser Erscheinung angesehen werden, denn an eine et- 
waige Zerfällung desselben in weitere Bestandtheile kann bei diesem Elemente 
wohl nicht gedacht werden. Dann folgt aus diesen Beobachtungen, dass das Emis- 
sionsvermögen einer Substanz mit der Temperatur sich wesentlich ändern kann." 

161« Gegen die Möglichkeit, dass dasselbe Element verschiedene Spectra 
besitze, sprach sich zuerst Angström') aus, indem er überzählige Spectra als 
von Verbindungen, oder von Verunreinigungen stammend erklärte. Indem er 
Spectra von N und bespricht, sagt er: „Le spectre de Tair ne peut pas se 
produire entre les electrodes de charbon, si Tfelectricite se propage d'une manifere 
pour ainsi dire electrolytique. Ce spectre exige necessairement pour sa naissance 
wie dteharge disruptive, comme nous le prouvent 6videmment les exp6riences avec 
les tubes de Geissler, contenant ces deux corps gazeux. En effet, taut que la döcharge 
est accompagn^e de l'electrolyse, les spectres obtenus ä Taide de l'air raröfie appar- 
tiennent toos aux corps compos^s, et ainsi il est tres-impropre de les nommer, avec 
Plücker, spectres du premier ordre; au contraire, en employant le condensateur, 

1) A. Wüllner, Ueber die Spectra einiger Gase in Geisslerschen Röhren. Pogg. Ann. 
m. p. 497 — 527 (1868). Ueber die Spectren einiger Gase bei hohem Dmck. Pogg. Ann. 187. 
p. 237— 361 (1869). 

2) A. J. Angström , Recherches sur le spectre normal du soleil. Upsala bei W. Schultz 1868. 

Kajser. Spcotroccopie. U. 15 



226 Kapitel IV. 

la decharge devient iramediatement disniptive et on a en memes temps les 
spectres des corps elementaires, c'est-ä-dire le spectre ordinaire de Fair." 

Diese Schlüsse sind wieder ganz unhaltbar und nur durch einen vor- 
eingenommenen Blick zu erklären. Angström macht einen Cirkelschluss 
wenn er sagt, ohne Leidner Flasche entstehe ein Verbindungsspectrum des 
Stickstoffs, wie durch die Geisslerröhren bewiesen werde, die das Banden- 
spectrum geben, während andererseits so bewiesen werden soll, dass das 
Bandenspectrum ein Verbindungsspectrum sei. Ebenso ist die Behauptung, mit 
Leidner Flasche sei die Entladung in verdünntem Gas mehr disruptiv, als ohne 

o 

solche, ganz unbegi'ündet. Andererseits ist nicht zu verkennen, dass Angström 
durch die Vertreter der mehrfachen Spectra selbst Waffen in die Hand be- 
kommen hatte durch ungenaue Beobachtungen. Ich habe schon hervorgehoben, 
dass Plücker und Hittorf fälschlich Verbindungsspectra der Oxyde for 
Bandenspectra der Elemente erklärt hatten, und die neuen Spectra von W üll ner 
stellten sich sämmtlieh als von Verunreinigungen herrührend heraus: Äng ström*) 
konnte zeigen, dass die beiden neuen Sauerstoffspectra nichts anderes waren, als 
solche von CO und von Cl, und später zeigte Hasselberg 2), dass das dritte Wasser- 
stoffspectrum von Schwefel herrührte. So wird es erklärlich, dass Angström, 
der fast ausschliesslich Metallfunkenspectra untersucht hatte, wobei er mehr- 
fache Spectra nicht beobachten konnte, geneigt war, sie sämmtlieh zu verwerfen. 

o 

In derselben Arbeit bespricht dann Angström weiter die Spectra der 
Kohle im Bogen und sagt, sie seien nicht „le spectre propre du carbon, mais 
seulement ceux des carbures d'hydrogene et du cyanogene.". Er stellt eine 
ausführliche Publication von Thalen und ihm selbst über mehrfache Spectra 
in Aussicht und schliesst: „Pour le present je me borne ä dire que les resul- 
tats auxquelles nous sommes arrives, ne confirment aucunement Topinion ^niise 
par Plücker, qu'un (»o^ps elementaire pourrait donner, suivant sa temperature, 
plus ou moins elevee, des spectres tout-ä-fait differents. C'est le contraire qui 
est exact. En effet, en augmentent la temperature, on trouve que les raies 
varient en intensitö d'une maniere tres-compliqu6e, et que, par suite, de nou- 
velles raies peuvent meme se presenter, si la temperature s'el6ve sufOsamment. 
Mais indöpendamment de toutes ces mutations, le spectre d'un certain corps 
conservera toujours son caractere individuel." 

Eine wesentliche Stütze schien die Ängströmsche Auffassung zu er- 
halten, als Schuster^^j fand, dass wenn man in ein Geisslerrohr neben 



1) A.J. Angström, Sur les spectres des gaz simples. CR. 78. p. 369 — 375 (1S71), 
auch Pogg. Ann. 144. p. 300—307 (1871), Phil. Mag. (4) 42. p. 395—399 (1871). Siehe aoch 
Dnbrunfaut, C. R. 00. p. 1245—1249 (1869), G. R. 70. p. 448—451 (1870), 0. R. 70. p. 511— 
515 (1870). A. Wüllner, C. R. 70. p. 125—129 (1870). Pogg. Ann. 144. p. 481—525 (1S71). 

2) B. Hasselberg, Zur Spectroscopie des Stickstoffs. Bull.de. St. Pßtersb. 27. p. 97 — 
HO (1881). Siehe auch A. Wüllner, Wiedem. Ann. 17. p. 587—592 (1882). 

3) A.Schuster, On the spectrum of nitrogen. Proc. Roy. Soc. 20. p. 484 — 487 (1872^, 
auch Phil. Mag. (4) 44. p. 537—541 (1872). Siehe auch C. H. Stearn, Spectrum of nitrogen, 
Nat. 7. p. 463 (1873^ und A. Schuster, Spectrum of nitrogen. Nat. 8. p. 161 (1873). 



Verbind angsspectra. Mehrfache Spectra. 227 

Stickstoff metalliches Natrium bringt, das Bandenspectrum verschwindet. Da 
bekannt ist, dass Na den Sauerstoff beseitigt, so schien damit bewiesen, dass 

e 

das Bandenspectrum von NO herrühre, wie Angström meinte. AberSaletO 
konnte dann zeigen, dass unter dem Einfluss electrischer Entladungen das Na 
anch den Stickstoff absorbire und beseitige. Schuster') erkennt denn auch 
die Zugehörigkeit der Banden zu Stickstoff an, und heute zweifelt wohl Nie- 
mand mehr an der Richtigkeit dieser Thatsache. 

162. Inzwischen waren von verschiedenen Seiten, namentlich von Salet^) 
ausser den Linienspectren auch Bandenspectra der Elemente aufgefunden wor- 
den, und als die von Angström oben angekündigte Arbeit'*) nach seinem Tode 
von Thalen herausgegeben wurde, sahen sich die Autoren gezwungen, die 
vollkommene Negirung der mehrfachen Spectra fallen zu lassen, wenn sie sich 
auch nicht entschliessen, die Arbeit von Plücker und Hittorf voll anzu- 
erkennen. Sie sagen: „Loin de nous la pensee de nier que les raies du spectre 
d'un gaz incandescent ne puissent apparaitre en plus grand nombre, lorsque 
la temperature et peut-etre meme la quantite de la masse rayonnante du gaz 
angmente, ni que Tintensite de certaines raies ne puissent croitre beaucoup 
plus vite que celle des autres. Mais ce qui est certain c'est que Tassertion de 
plusieurs physiciens ä savoir que les raies primitivement visibles peuvent en- 
tiferement disparaitre ä la fin, et que le spectre pourrait ainsi changer tout-ä- 
fait d'aspect, est aussi' improbable, au point de vue theorique que contraire k 
Texperience. De plus, si de telles proprietes etaient reelles, il s'ensuivrait 
necessairement que toutes les recherches spectrales deviendraient tout-ä-fait 
impossibles, car chaque corps simple pourrait jouer alors, ä Tegard de son 
spectre, le role d'un veritable Protze. 

Par lä nous ne nions certainement pas qu'un corps simple ne puisse dans 
certains cas donner differents spectres. Citons, par exemple, le spectre d'ab- 
sorption d'iode qui ne ressemble en aucune fagon au systfeme des raies bril- 
lantes du meme corps, obtenues au moyen de Tölectricitfe ; et remarquons de 
plus qu'en general tout corps simple, Präsentant la propri6te d'allotropie, doit 
donner ä l'fetat d'incandescence des spectres diff6rents, pourvu que la dite pro- 
pri6te de la substance subsiste non seulement ä Tfetat gazeux du corps, maisencore 
ä la temperature meme de Tincandescence." Als solche Beispiele führen sie Sauer- 
stoff und Schwefel an und fahren dann fort: „II est bien evident que les cas 

1) G. Salet, Snr le spectre de l'azote et celoi des metaux alcalins dans les tubes de 
Oeissler. C. B. 82. p. 223—226 (1876), J. de Phys. 5. p. 95—97 (1876), Phü. Mag. (5) 1. p. 331— 
.•töS (1876). 

2) A. Schuster, Eep. Brit Ass. 1880, p. 261. 

3) G. Salet, Sur les spectres des metalloides. Ann. chim. et phys. (4) 28. p. 5—71 (1873). 
Siehe auch C. R. 73. p. 559—561 (1871); C. R. 78. p. 742—745 (1871); C. R. 74. p. 865—866 
(1872); C. R. 76. p. 76—77 (1872). 

4) A. J. Angst röm et T. R. Thalen, Recherches sur les spectres des metalloides. 
Nova Acta Upsal. (3) 9. (1875). Siehe anch A.J. Angström, Ueber das Spectrum des Nord- 
lichts. Pogg. Ann. Jubelhd. p. 424—429 (1874),' auch J. de Phys. 8. p. 210—214 (1874), Nat. 10. 
p. 210— 2tl (1874). 

15* 



! 



228 Kapitel IV. 

dont nous venont de parier, ne forment pas une exception ä la loi generale 
6nonc6e ci-dessus, savoir que chaque corps simple ne peut donner qu'un seul 
spectre. En effet, si Ton suppose que Tetat allotropique est du k la Consti- 
tution molöculaire du corps, soit que les molecules se combinent les unes avec 
les autres, soit qu'elles s'arrangent entre elles d'une certaine maniöre, cet etat allo- 
tropique poss6dera, au point de vue spectroscopique, toutes les propri6t6s signi- 
ficatives d'un coi*ps compose, et par cons^quent ü doit etre d4compos6 de la 
m^me fat^on que celuici par les effete de la d^charge disraptive de 
l'61ectriclt6." 

o 

Angström und T halfen führen im weiteren aus, von dem eigentlichen 
Funken habe man die Aureole zu unterscheiden ; wenn man die Entladung im 
rotirenden Spiegel betrachte, so sehe man, dass der Funke nur momentan sei, 
die Aureole aber längere Zeit andaure, das eine sei eine disruptive Entladung, 
das andere eine continuirliche, und dem entsprechend sei das Spectrum des 
Funkens ein Linienspectrum eines Elementes, des Metalls oder der umgebenden 
Gase, dagegen das Spectrum der Aureole das einer Verbindung, und zwar 
meist des Metalloxydes. 

Die Verfasser besprechen dann ausführlich die Spectra der verschiedenen 
Kohlenstoffverbindungen. Sie schliessen, die Kohle besitze nur ein Linien- 
spectrum, während sie vier verschiedene Verbindungsspectra annehmen, welche 
zu Cyan, Kohlenoxyd, Kohlensäure und zu einem Kohlenwasserstoff gehören 
sollen. Da Berthelot gefanden habe, dass sich bei Verbrennung von Kohlen- 
wasserstoffen stets Acetylen bilde, so wird das betreffende Spectrum, das 
Swansche Spectrum, dem Acetylen zugewiesen. Es ist dabei offenbar ganz 
vergessen, dass Angström früher dem Acetylen das zweite Wasserstoffspectrum 
zuschrieb. 

Ferner wird Stickstoff untersucht. Das Linienspectrum gehöre zu Stick- 
stoff; an den Polen aber treten zwei verschiedene Bandenspectra auf, welche 
von Verbindungen hen'ühren sollen. Am positiven Pole könne man durch eine 
Lösung von Eisensulphat leicht die Bildung von NO, nachweisen, das hier auf- 
tretende Spectrum schreiben sie daher . dieser Verbindung zu, während sie über 
das Bandenspectrum des negativen Poles nichts wissen. — Schuster^) macht 
dagegen mit vollem Recht darauf aufmerksam, dass auch bei Funken, welche 
das Linienspectrum zeigen, NO, gebildet wird, während die Banden nicht 
sichtbar sind. 

o 

Sal et') hebt hervor, dass Angström und Thal6n mit obigen Worten, 
dass allotrope Modificationen besondere Spectra haben müssen, in Wahrheit 
die Resultate von Plücker und Hittorf vollständig anerkennen, wenn sie 
sie auch scheinbar noch bestreiten; in der That hatten ja jene Autoren auch 
allotrope Zustände für die verschiedenen Spectra angenommen (§ 159). 

Seit jener Zeit ist die Existenz mehrfacher Spectra ganz allgemein aner- 

1) A. Schuster, Spectra of metalloidg. Nat. 16. p. 447—448 (1877). 

2) G. Salet, Sur les spectres doubles. J. de Phys. 4. p. 225—227 (1875). 



Verbindungsspectra. Mehrfeuihe Spectra. 229 

kannt; es giebt kaum einen Spectroscopiker, der sie bezweifelte, und wenn 
kürzlich Friedländer^ aus der Thatsache, dass Argon zwei Terschiedene 
Spectra zeigt, die gemischt auftreten, den Schluss ziehen wollte, es sei ein 
znsanunengesetzter Körper, so ist das durch gar nichts berechtigt^ Man 
iami geradezu sagen, die Elemente, bei denen wir nur ein Spectrum kennen, 
bilden die Ausnahme. Freilich ist es nicht immer möglich, das Bandenspectrum 
in Emission zu erhalten ; wenn das Element schon bei massigen Temperaturen 
vollständig dissociirt ist, wie das z. B. bei den Alkalien der Fall zu sein 
scheint, die schon bei kühlen Flammen ihr Linienspectrum zeigen, so ist es 
unmöglich, die Emission eines complexeren Molecels zu beobachten. Aber in 
solchen Fällen kommt uns sehr häufig das Absorptionsspectrum zu Hülfe, um 
die complicirteren Stufen zu zeigen. 

16S. Es li^ kein theoretischer Grund vor, weshalb der Molecularbau 
sich grade nur in der Art ändern sollte, dass wir mit gesteigerter Temperatur 
Ton einem Banden- zu einem Linienspectrum gelangen. Ebenso gut ist zu 
erwarten, dass verschiedene Bandenspectra und verschiedene Linienspectra 
auftreten können, und in der That fehlt es uns für beides nicht an Beispielen. 
Die beiden Bandenspectra des Stickstoffs, die am positiven und negativen Pol 
auftreten, sind schon erwähnt. Ebenso kennen wir vom Jod zwei Banden- 
spectra, deren eines auch in Absorption bekannt ist. Grade dies Beispiel ist 
sehr instructiv, weil der Uebergang von dem einen in das andere Spectrum 
bei der Temperatur einzutreten . scheint, wo die Dampfdichte des Jods sich 
sprungweise ändert. 3) Beim Wasserstoff sind, wie auch schon erwähnt, zwei 
Linienspectra vorhanden, während wir ein Bandenspectrum nicht kennen. 
Diese beiden Spectra sind wesentlich verschieden, indem das eine, länger be- 
kannte und gewöhnlich als Linienspectrum schlechtweg bezeichnete, gesetz- 
mässigen Bau, d. h. Linienserien zeigt, das andere nicht. Ganz dasselbe finden 
wir beim Sauerstoff: das eine Linienspectrum, für welches wir keine gesetz- 
mässige Lage der Linien nachweisen können, ist das von Plücker beschriebene. 
Das zweite ist zuerst von Schuster *) gefunden und von ihm Compound- 
spectrum genannt worden, in der Annahme, dass es complicirterem Molecular- 
bau entspricht, da es unter Bedingungen auftritt, wo man gewöhnlich niedrigere 
Temperatur annimmt. Das Spectrum ist dann von Runge und Paschen^) 
genauer studirt worden, und hat sich als gesetzmässiges Spectrum heraus- 
gestellt; sie hatten nun den zweckmässigeren Namen Serienspectrum für 
diese Art vorgeschlagen. Vom Sauerstoff kennen wir noch drei verschiedene 
Bandenspectra, zwei davon allerdings nur in Absorption : das eine wird durch 

1) S. FriedUnder, üeber Argon. Zs. physikal. Chem. 19. p. 657-667 (1S96). 

2) Siehe W. N. Hartley, Argon und Helium. Chem. News. 74. p. 209 (1896). 

3) H. Konen, Heber die Spectren des Jod. Inaug.-Dissert. Bonn 1897. Auch Wiedem. 
AiOL 66. p. 257—286 (1898). 

4) A. Schuster, Spectrum of oxygen. Phil. Trans. 170, 1. p. 37—54 (1879). 

5) C. Bunge und F. Paschen, üeber die Serienspectra der Elemente Sauerstoff, 
Schwefel und Selen. Wiedem. Ann. 61. p. 641—686 (1897), auch Astrophys. J. 8. p. 70—101 (1898). 



•t 



230 Kapitel IV. 

die Banden A, B, a, und vielleicht eine vierte des Sonnenspectrums repräsentirt 
deren Ursprung durch Absorption im Sauerstoff der Atmosphäre zuerst E g o r o f f *) 
nachwies. Das zweite wird durch die von Jansen*) gefundenen Absorptions- 
banden gebildet, deren Dunkelheit mit dem Quadrat des Druckes zunimmt. 
Das dritte Spectrum ist nur in Emission bekannt; es tritt am negativen Pol 
in Geisslerschen Röhren auf, und ist von Schuster^) am genauesten unter- 
sucht. Schuster hat auch ein continuirliches Spectrum von Sauerstoff er- 
halten. Da endlich auch Ozon sein besonderes Absorptionsspectrum ^) zeigt, 
welches wir auch dem Sauerstoff im vorliegenden Sinne zurechnen müssen, so 
können wir sagen, das für sieben verschiedene Spectra bekannt sind. Auch 
für Schwefel ist neben dem Bandenspectrum ein gewöhnliches Linienspectrum 
und ein Serien spectrum nachgewiesen. Ich will es bei diesen Beispielen, die 
sich noch sehr vermehren Hessen, bewenden lassen,, da wir weiterhin noch 
solche zu besprechen haben werden. 

164. Ausser diesen discontinuirlichen Spectren geben aber die Gase und 
Dämpfe sehr vielfach auch noch continuirliche Spectren, die sich theil weise nur über 
ein gewisses Stück des Spectrums erstrecken. Auch hier lassen sich zahllose 
Beispiele anführen: so fand schon Ängström^), dass an der Luft verbrennender 
Schwefel ein continuirliches Spectrum giebt, während Salet») fand, dass bis 
zur Eothglut erhitzter Schwefeldampf continuirliche Absorption erzeugt. Bei 
höherer Temperatur tritt an seine Stelle ein Bandenspectrum, und zwar findet 
nach Gernez"^) dieser Uebergang bei der Temperatur statt, wo die Dampf- 
dichte sich stark ändert. Wir haben hier also wieder einen schönen Beweis 
dafür, dass die Aenderung des Spectrums mit einem Zerfall der Moleceln ver- 
bunden ist. Zahlreiche andere Fälle bei verbrennenden Gasen führt Dibbits '^j 
auf. Aber auch in Geisslerschen Röhren bei kleinem Druck können Gase ein 
continuirliches Spectrum zeigen; so fand Schuster») es zuerst bei Sauerstoff. 
Nach den Untersuchungen von Lockyer und Roberts ^o) und von anderen 
zeigen endlich viele Metalldämpfe in Absorption ein continuirliches Spectrum. 

1) N. Egoroff, CR. 98. p. 385— 387, 7S8— 790 (1881); C. R. 95. p. 417—449 (1SS2). 
C. R. 97. p. 555—557 (1883); C. R. 101. p. 1143—1145 (1885). 

2) J. Janssen, C. R. 102. p. 1352—1353 (1886); C. R. 106. p. 1118—1119 (1888); Rep. 
Brit. Ass. 1S8S, p. 547 — 554. 

3) A. Schuster, Phil. Trans. 170, 1. p. 37—54 (1879). 

4) Siehe z. B. J. Chappuis, C. R. 91. p. 985—986 (1880), C. R. 94. p. S58— 860 (19S2>, 
Ann. ec. norm. (3) 11. p. 137—186 (1882). W. N. Hartley, J. ehem. Soc. 89. p. 57—60 (1881). 

5) A. J. Ängström, Optische Untersuchungen. K. Swensk. Vet. Ak. Handl. 1853, Pogg. 
Ann. 94. p. 141—165 (1855). 

6) G. Salet, Sur la lumiere emise par la vapeur d'iode. C. R. 74. p. 1249 (1872). 

7) D. Gernez, Sur les spectres d'absorption des vapeurs de soufre, d'acide s^l^nieux et 
d'acidQ hypochloreux. C. R. 74. p. 803—805 (1872). 

8) H. C. Dibbits, üeber die Spectra der Flammen einiger Gase. Pogg Ann. 122. 
p. 497—545 (1864). 

9) A. Schuster, Phil. Trans. 170, 1. p. 37—54 (1879). 

10) J. N. Lockyer and W. Chandler Roberts, On the absorption-spectra of metalä 
volatilized by the oxyhydrogen flame. Proc. Roy. Soc. 23. p. 344—349 (1875). 



Verbindnugsspectra. Mehrfache Spectra. 231 

Es scheint mir allerdings sehr zweifelhaft, ob nicht in der Mehrzahl 
dieser Fälle das contiuuirliche Spectrum nur ein durch grosse Dichte oder 
grosse Spaltbreite (wegen der Lichtschwäche) raodificirtes discontinuirliches 
Spectrum ist. Bei der Besprechung des Einflusses von Druck, Dichte und 
Temperatur auf die Spectra werden wir sehen, dass auf verschiedene Weise 
eine solche Umwandlung eintreten kann. Da die Untersuchungeu meist mit 
sehr geringer Dispersion gemacht sind, so verschwinden die durch grosse Dichte 
verbreiterten Banden sehr leicht. Dazu kommt noch, dass meist nur ein Theil 
der Dämpfe sich auf hoher Temperatur befindet, ein anderer auf niedrigerer, 
und man beobachtet das durch Emission und Absorption austretende Licht, 
wodurch ebenfalls die Banden leicht verschwinden. Für den besprochenen 
Emfluss der Dichte geben Liveing und Dewar^) ein instructives Beispiel: 
von einigen organischen Metallverbindungen erhielten sie in der Flamme nur 
continuirliche Spectra; erst als sie den Dampf wesentlich verdünnten, traten 
Banden im Spectrum auf. Für den zweiten Einfluss giebt Konen 2) beim 
Joddampf ein Beispiel. 

In anderen Fällen aber haben wir es wohl zweifellos auch bei nicht 
sehr dichten Dämpfen wirklich mit einem continuirlichen Spectrum zu thun, 
und das zeigt uns, dass die frühere Annahme, die continuirlichen und disconti- 
nuirlichen Spectra seien ein characteristisches Zeichen für den Aggregatzu- 
stand des emittirenden Körpers, zwar in den meisten Fällen zutrifft, aber nicht 
in allen. Besonders Sc huster 3) hat das hervorgehoben und bemerkt, auch 
diese Unterschiede der Spectra rührten von der Beschaffenheit der Moleceln 
selbst, nicht von der Natur des Körpers, in welchem sie sich befinden, her. 

165. Während ich hier drei verschiedene Stufen der Spectra unterschieden 
habe, Linienspectra, Bandenspectra, und continuirliche Spectra, hat Lockyer*) 
eine noch grössere Differenzirung einführen zu sollen gemeint. Er unter- 
scheidet : 

Erste Stufe: Linienspectrum. 

Zweite Stufe: Bandenspectrum. 

Dritte Stufe: Continuirliches Spectrum im Blau, welches nicht bis Roth 

reicht, aber in ein Bandenspectrum übergehen kann. 

Vierte Stufe: Continuirliches Spectrum im Roth, welches nicht bis Blau 

reicht, aber in ein Bandenspectrum übergehen kann. 

Fünfte Stufe: Continuirliches Spectrum durchgehend. 

Als Beispiele führt Lockyer an für den Uebergang von der fünften 



1) G. D. Liveing and J. De war, Note ou the spectra of the flames of some metaUic 
Compounds. Proc. Roy. Soc. 52. p. 117 -128 (1892). 

2) H. Konen, üeber die Spectren des Jod. Inaug.-D isser t. Bonn. lbl)7. Wiedem. Ann. 
65. p. 257—286 (1898). 

3) A. Schuster, The teachings of modern spectroscopy. J. Roy. Instit. 18S1. 

4) J. N. Lockyer, Spectroscopie notes. II. On the evidence of Variation in molecular 
stmcture. Proc. Roy. Soc. 22. p. 372—374 (1874). Siehe auch: J. N. Lockyer, Studien zur 
Spectralanalyse, Deutsche Uebersetzung. Leipzig bei Brockhaus '1879, Kapitel 7. 



232 Kapitel IV. 

zur vierten Stufe: Kaliumdampf, welcher bei niedriger Temperatur das ganze 
Spectrum absorbirt, während bei höherer Temperatur in der Mitte des Spectrum 
Licht durchgelassen wird; für den Uebergang von der dritten zur zweiten 
Stufe: Schwefeldampf, welcher zuerst continuirliche Absorption im Blau zeigt^ 
welche sich dann in ein Bandenspectrum verwandelt Lockyer hat theils 
allein,') theils mit Roberts*) umfangreiche Untersuchungen über die Äb- 
sorptionsspectra von Metalldämpfen ausgeführt. Er benutzt dazu ein eisernes 
Rohr, welches in einen Ofen eingeschoben wird; die Enden sind durch Glas- 
platten verschlossen und ragen aus dem Ofen heraus; in das Rohr kann 
Wasserstoff eingeleitet werden, um Oxydbildung zu vermeiden. Für noch 
höhere Temperatur nahm er einen durchbohrten Kalkblock, der in einen Ofen 
gesetzt wird, ausserdem durch eine in der Bohrung befindliche Knallgasflamme 
von innen erhitzt werden kann. Mit diesen Mitteln wurden die Absorptions- 
spectra zahlreicher Metalle untersucht und theils continuirliche, theils Banden- 
spectra gefunden. Man kann indessen nicht sagen, dass die fünf Stufen 
irgendwie in characteristischer Weise hervorgetreten wären, und ich glaube, 
man muss sie fallen lassen. Es ist ganz zufällig, ob sich die Absorption über 
das ganze Spectrum erstreckt, oder über nur einen Theil ; ich habe nicht einen 
einzigen Fall gefunden, wo wirklich die fünf Stufen beobachtet wären. Auch 
wäre es nicht zu verstehen, weshalb gerade die Mitte des von unserem Auge 
erkennbaren Spectrums eine Grenze för moleculare Zustände abgeben sollte. 
IfiO. Wenn wir bei einem Elemente von dem continuirlichen Spectrum 
durch das Bandenspectrum zu dem Linienspectrum gelangt sind, so ist damit 
die Folge der möglichen Veränderungen noch nicht erschöpft. Abgesehen von 
den Fällen, wo zwei verschiedene Linienspectra bekannt sind, finden wir, dass 
unter verschiedenen Bedingungen die Intensitäten der einzelnen Linien ganz 
verschieden gross sein können, in dem Maasse, dass Linien ganz verschwinden, 
oder neu auftreten. Diese Thatsache beobachtete schon Kirch hoff, und er 
schreibt 3) darüber: Die Wellenlänge der Linien sei von allen möglichen Be- 
dingungen ganz unabhängig. „Dabei kann aber das Ansehen des Spectrums 
desselben Dampfes unter verschiedenen Umständen ein sehr verschiedenes sein. 
Die Aenderung der Masse des glühenden Dampfes allein kann hinreichen, 
seinem Spectrum einen anderen Character zu verleihen. Wenn die Dicke der 
Dampfschicht, deren Linien man untersucht, vermehrt wird, so wächst die 
Helligkeit aller seiner Linien, aber in verschiedenen Verhältnissen. Nach einem 
theoretischen Satze, der im folgenden Abschnitte angeführt werden wird, wächst 
die Lichtstärke der helleren Linien verhältnissmässig langsamer, als die der 
dunkleren. Der Eindruck, den eine Linie auf das Auge macht, hängt ausser 
von ihrer Helligkeit noch von ihrer Breite ab. Daher kann es kommen, dass 

1) J. N. Lockyer, Proc. Roy. See. 22. p. 371—380 (1S74). 

2) J. N. Lockyer and W. Chandler Roberts, Proc. Roy. Soc. 28. p. 344—349 (1875). 

3) G. Kirchhoff, Untersuchungen über das Sonnenspectrum und die Spectren der 
chemischen Elemente. Abh. Berlin. Akad. 1861, p. 63—95, siehe p. 72. 



Verbindüiigsspectra. Mehrfache Spectnu 233 

eine Linie, die bei geringer Dicke der strahlenden Dampfschicht dem Auge weniger 
auffallend ist, als eine andere, weil sie weniger hell ist und obgleich sie eine grös- 
sere Breite hat, bei vermehrter Dicke stärker hervortritt, als diese. Ja, wenn die 
Lichtstärke des ganzen Spectrums immer so geschwächt wird, dassnur die stärksten 
Linien desselben wahrnehmbar bleiben, so kann es kommen, dass das Spectrum des 
Dampfes ein ganz anderes zu werden scheint, wenn seine Masse verändert wird. 
Einen ähnlichen Einfluss auf das Spectrum, wie die Masse des glühenden 
Dampfes, scheint seine Temperatur auszuüben. Wenn diese gesteigert wird, 
so tritt keine Verschiebung der Lichtmaxima ein, aber ihre Stärke wächst in 
so verschiedenem Maasse, dass andere Linien die auffallendsten sind bei höherer, 
als bei niedrigerer Temperatur. Dieser Einfluss der Masse und der Tempe- 
ratur erklärt es vollständig, dass bei vielen Metallspectren die am meisten 
characteristischen Linien andere sind, wenn das Metall in der Gasflamme, an- 
dere, wenn es im electrischen Funken untersucht wird. In sehr auffallender 
Weise findet dies beim ( -alciumspectrum statt. Ich habe gefunden, dass, wenn 
man in den Schliessungsbogen der Leidner Flasche, welche den Funken liefert, 
eine mit Wasser befeuchtete Schnur oder eine enge mit Wasser gefüllte Röhre 
einschaltet und auf die Electroden Chlorcalciumlösung bringt, man ein Spec- 
trmn erhält, welches vollständig mit dem übereinstimmt, welches Chlorcalcium 
in der Gasflamme giebt. Es fehlen in ihm die Linien, welche bei metallischem 
Schliessungsbogen der Flasche die stärksten sind. Ersetzt man die dünne 
Wassersäule durch eine Wasserschicht von grösserem Querschnitt und kleinerer 
Länge, so bekommt man ein Spectrum, in welchem in gleicher Deutlichkeit 
die Linien, welche die Flamme, und diejenigen, welche der ungeschwächte 
Funke hervorruft, sichtbar sind. Es zeigt sich hier der Weg, auf dem das 
Calciumspectrum, welches die Flamme giebt, übergeht in das, welches der 
glänzende electrische Funke hervorruft." 

167. Diese Veränderlichkeit der relativen Intensitäten ist von jedem Be- 
obachter aufs Neue gefiinden worden, und es ist bekannt, dass in der ersten 
Zeit der spectralanalytischen Forschung manche Irrthümer dadurch entstanden 
sind; namentlich eine blaue Linie des Li und eine des Ca wären hier zu 
nennen *)? welche in der Flamme kaum sichtbar sind, im Bogen oder Funken 
aber stark werden. Angströra, Brassak, Thalen, Lecoq, Lockyerund 
zahlreiche andere Beobachter geben Beispiele, wo eine Linie unter bestimmten 
Bedingungen erscheint oder verschwindet, und es sollen einzelne solche Fälle 
später noch angefahrt werden. Die Spectra der Flammen sind im Allgemeinen 
wesentlich ärmer an Linien, als die des Bogens, namentlich für kürzere Wellen- 
längen. Ebenso finden wir enorme Unterschiede zwischen den Bogen- und 
Funkenspectren, die so weit gehen können, dass auf beide Weisen linienreiche 
Spectra erzeugt werden können, die aber nur einen kleinen Bruchtheil der 

1) Siehe F. W. and A. Dupre, On the existence of a fourth nember of the calcium group 
of metals. Phil. Mag. (4) 2L p. 66 -S8 (1S61) und E. Frankland, On the blue band of the 
lithium spectrum. PhiL Mag. (4) 22. p. 472—473 (1S61). 



234 Kapitel IV. 

Linien gemeinsam haben. Leider sind bisher nur in wenigen Fällen von dem- 
selben Beobachter mit demselben Material beide Spectra durchgemessen wor- 
den; ein solches Beispiel aber liefern Liveing und Dewar^) für das Eisen- 
spectrum. Im Uebrigen braucht man nur die Listen der Bogenspectra und 
Funkenspectra zu vergleichen, wie sie z. B. in den Tabellen \on Watts*) ver- 
öfifentlicht sind ; man wird überall auf Fälle stossen, wo sehr starke besonders 
characteristische Linien des einen Spectrums im andern fehlen. 

Auch bei den Funkenspectren allein kommen sehr grosse Unterschiede 
vor, je nachdem man die Funken von Metallelectroden, von festen oder ge- 
lösten Salzen benutzt, je nachdem der secundäre Draht des Inductoriums dick 
oder dünn ist, je nachdem ein Condensator und Funkenstrecke eingeschaltet 
sind oder nicht, je nachdem endlich eine grössere oder kleinere Selbstinduction 
im Kreise vorhanden ist Noch grösser wird die Veränderlichkeit der Spectra, 
wenn wir auch die Himmelskörper in den Kreis unserer Betrachtung ziehen; 
um nur ein Beispiel anzuführen, sei auf die neue Linienserie hingewiesen, die 
nach der schönen Entdeckung Pickerings Wasserstoff in einigen Sternen 
zeigt. Wenn Angström in den weiter oben citirten Worten 3) eine so grosse 
Veränderlichkeit bestreitet und meint, wenn das Spectrum eines Elementes so 
die Rolle eines Proteus spielen könne, so habe die spectralanalytische Unter- 
suchung überhaupt keinen Werth, so ist das nur durch die damals geringe 
Kenntniss der Spectra zu erklären. Dass die Veränderlichkeit der Spectra 
ihre Untersuchung sehr erschwert, ist klar, ebenso aber, dass sie diese Unter- 
suchung nicht werthlos macht. Im Gegentheil, sie wird interessanter und desto 
werthvoller, je mehr man das Spectrum studirt, und namentlich, je mehr man 
die Erscheinungen zu deuten lernt, wovon wir leider auch heute noch weit 
entfernt sind. Aber schon Plücker*) hat hervorgehoben, dass wenn man 
erst die spectroscopische Sprache lesen gelernt hat, jede Aenderung des Spec- 
trums uns den Beweis einer Aenderung des Molecels liefert, und dass wir so 
durch ein genaues Studium der Spectralerscheinungen in die feinsten Aende- 
rungen des molecularen Baues und der molecularen Kräfte werden eindringen 
können. 

B) Theoretisches. 
a) Folgerungen von Kirchhoffs Gesetz, 

168. Wenn wir so eine erhebliche Veränderlichkeit auch innerhalb einer 
und derselben Spectralstufe finden, so ist andererseits hervorzuheben, dass in 
vielen Fällen die Constanz des Spectrums sehr gross ist, die Veränderungen 
mehr scheinbar oder durch Nebenbedingungen gegeben sind. Es seien ein paar 

1) G. D. Liveing and J. Dewar, On the ultra-violet spectra of the Clements. Part. L 
— Iron. Phil. Trans. 174. I. p. 1S7— 222 (1SS3). 

2) W. M. Watts, Index of spectra, Manchester 1889 u. f. 
8) Siehe § 162. 

4) J. Plücker, Fortgesetzte Beobachtungen über electrische Entladung. Pogg. Ann. 
105. p. 67-S4 (1858). 



Verbind ungsspectra. Mehrfache Spectra. 236 

Beispiele dafür angeführt. Schon Kirch hoff*) giebt an, dass Natriumdampf 
von einigen hundert Grad die Absorption der D-Linien hervorrufe, und die- 
selbe Absorption bleibt bestehen bis hinauf zu der Temperatur der Sonne und 
zu den vielleicht viel höheren Temperaturen vieler Sterne. — Wenn man in 
der Flamme des Bunsenschen Brenners von den Alealien nur einzelne wenige 
Linien erhält, so liegt das nicht an einem wirklichen Fehlen der übrigen, 
im Bogen und Funken erscheinenden Linien, sondern nur an zu grosser Licht- 
schwäche; Eder und Valenta*) haben bei ausserordentlich langen Expositions- 
zeiten auch die übrigen Linien photographisch nachweisen können. — Li veing 
und Dewar haben bei ihren eingehenden Untersuchungen über das Spectrum 
des Magnesiums unter allen möglichen Bedingungen anfangs erhebliche Unter- 
schiede gefunden. Aber je mehr sie alle Bedingungen variirten, desto mehi' 
ergab sich, dass schliesslich fast alle Linien bei jeder Art der Erzeugung des 
Spectrums hervortreten können. So schien anfangs namentlich die Linie 4481 
für den Funken characteristisch zu sein, im Bogen ganz zu fehlen, aber dann '^) 
fanden sie, dass im Bogen zwischen Stäben aus Magnesium die Linie ebenso 
stark wird, wie im Funken, während sie schwach ist, wenn man in den Kohle- 
bogen Magnesiumsalze einführt; es scheint also hier mehr die Quantität des 
Dampfes oder seine Dichte in Betracht zu kommen, als die Temperatur oder 
Eiregungsart des Lichtes. — Ein weiteres Beispiel liefert uns der Sauerstoff: 
in der Atmosphäre verbreitet erzeugt er die bekannten terrestrischen Banden 
A, B und a. Liveing und Dewar ^) finden, dass in verflüssigtem Sauerstoflf 
an fast denselben Stellen unscharfe Absorptionsbanden sichtbar sind, und neh- 
men an, dass es sich um dieselben Schwingungen handelt, nur etwas modi- 
ficirt durch die Unfreiheit im flüssigen Zustand. — Ein noch eclatanteres Bei- 
spiel der Art liefert uns das Wasser : Auf mehr als tausend Grad erhitzt zeigt 
es im Ultraroth ein Bandenspectrum ; dasselbe wird vom kalten Wasserdampf 
der Atmosphäre hervorgebracht, aber es besteht auch noch etwas modificirt 
im flüssigen Wasser und sogar beim Eise fort.'0 

In Bezug auf die Veränderlichkeit der Spectra ist auch noch zu be- 
denken, dass bei der electrischen Erregung sehr wohl erzwungene Schwingungen 
der Atome oder Ladungen auftreten können. Namentlich Liveing und Dewar 
heben vielfach») den „Zwang" hervor, der dabei eintrete, und das wird in der 



1) G. Kirchhoff, Abh. Berl. Akad. 1861 p. 76. 

2) J. M. Eder und E. Valenta, Ueber den Verlauf der Bunsenschen Flammenreactionen 
im ultravioletten Spectrum. Wien. Denkschr. 60 (1893). 

3) G. D. Liveing and J. Dewar, Investigations on the spectrum of Magnesium. No. II. 
Proc Eoy. See. 44. p. 241—252 (18S8). 

4) G. D. Liveing and J. Dewar, On the spectrum of liquid oxygen, and on the refrac- 
tive indices of liquid oxygen, nitrous oxide, and ethylene. Phil. Mag. (5) 34. p. 205—209 (1892). 

5) Siehe F. Paschen, Die genauen Wellenlängen der Banden des ultrarothen Kohlen- 
säure- und Wasserspectrums. Wiedem. Ann. 53. p. 334—336 (1894) und F. A. Saunders, On 
the absorption of ice in the ultra-red. Johns Hopkins Univ. Circ. 18. Nr. 140, p. 58—59 (1899). 

6) Siehe z. B. G. D. Liveing and J. Dewar, On the circumstances producing the rever- 
sal of spectral lines of metals. Cambr. Proc. 4, 5. p. 256—265 (1SS2), p. 265. 



236 Kapitel IV. 

That wahrscheinlich gemacht, wenn man gerade die erhebliche Veränderlichkeit, 
die mit verschiedenen Arten der Entladung verbunden ist, betrachtet. 

169. Die Veränderungen, welche ein Spectrum durchmachen kann, sind durch 
eine vortreffliche von Lockyer ersonnene Methode auf einen Blick zu über- 
sehen. Man nennt sie die Methode der kurzen und langen Linien i); 
sie beruht auf Folgendem : Wenn wir nach der gewöhnlichen Art der Spectro- 
scopie vor den Spalt die Lichtquelle setzen, so erhält jeder Punkt des Spaltes 
Licht von allen Theilen der Lichtquelle, er erhält gemischtes Licht, welches 
durch das Prisma analysirt wird. Jeder horizontale Streif des Spectrums zeigt 
uns somit Linien, die in verschiedenen Theilen der Lichtquelle ihren Ursprung 
haben können. Setzen wir dagegen zwischen Lichtquelle und Spalt eine Linse, 
so dass sie ein scharfes Bild der Quelle auf dem Spalte entwirft, so erhält 
jeder Punkt des Spaltes Licht nur von bestimmten Punkten der Quelle. Senden 
deren Theile verschiedenes Licht aus, so wird daher auch das Spectrum in 
seinen verschiedenen horizontalen Streifen verschieden sein müssen, jeder Streif 
zeigt uns das Licht eines Punktes der Lichtquelle, oder genauer gesagt, eiaes 
Kegels, der mit der Axe des betrachteten Strahlenkegels zusammenfallt 
Nehmen wir z. B. an, wir beobachten einen Bogen, der horizontal brennen 
möge, während der Spalt vertical steht. Dann liegt ein horizontales Bild des 
Bogens quer über den Spalt, und dessen Mitte ist von Strahlen erleuchtet, 
welche aus der Mitte des Bogens kommen, aber auch von solchen, die von der 
Hülle des Bogens herstammen. Nach beiden Kändern des Spaltes hin ist Licht 
vorhanden, welches immer reiner von den Strahlen des Kernes wird, und an 
den Enden haben wir nur Licht von den äussersten Hüllen des Bogens. Nun 
wird der leuchtende Dampf besonders im Kern des Bogens entwickelt, er 
strömt nach allen Seiten ab, strahlt aus, kühlt sich und vermischt sich mit 
den umgebenden Gasen. Wegen der sinkenden Temperatur und wegen der 
Anwesenheit anderer Gase in den äussersten Schichten können sich hier auch 
Verbindungen bilden. Durch alle diese Umstände wird bewirkt, dass die 
äusseren Hüllen anderes Licht ausstrahlen, als der Kern, und dass ein conti- 
nuirlicher Uebergang von dem mittleren Theile des Spectrums, welches dem 
Kern und den Hüllen entspricht, zu den Enden des Spectrums, welche von 
den Hüllen allein herrühren, eintritt. Im Kern haben wir 1. die höchste 
Temperatur, 2. die grösste Dichte des Dampfes *), 3. vielleicht wegen der starken 
Dampfentwicklung auch höheren absoluten Druck, und endlich 4. reineren 
Dampf Wenn alle diese Umstände, oder wenigstens einer, das Spectrum ver- 
ändern, so muss sich das auf einen Blick im Bilde zeigen. 

In Fig. 16 ist eine Photographie gegeben, welche Lockyer auf diese 
Weise von einem Gemisch von Calcium- und Strontium-Salz erhalten hat; man 



1) Siehe dazu die Besprechung von A. Schuster, Rep. Brit. Ass, 1880, p. 258—298. 

2) Siehe einige Bemerkungen über diesen Punkt: ö. D. Liveing and J. De war, On 
sun-spots and terrestrial elements in the sun. Phil. Mag. (5) 10. p. 401—408 (1883), siehe 
p. 405 u. if. 



VerbindutiggBpectra. Mehrfacha Spectra. 237 

sieht, dass setir erhebliche Unterschiede zwischen dem mittlerea und den 
Kandtheilen des Spectrams vorhandes sind. Während einzelne Linien nur in 
der Mitte vorhanden sind, also nur bei höherer Temperatur, grösserer Dichte 
oder grösserer Beinheit entstehen, reichen andere bis an die Enden des Bildes, 
und in ihnen haben wir die Linien zu erkennen, welche unter den verschieden- 
sten Bedingungen immer vorhanden sind. Dies sind offenbar die wichtigsten, 
die characteristischen Linien der betreffenden Substanz, die am leichtesten 
auftreten und am öftesten beobachtet werden. So giebt die Länge der Linien 
einen Maassstab für ihre Bedeutung ab. 

Dabei ist allerdings zu erwähnen, was meines Wissens nicht genügend 
hervorgehoben worden ist, dass die Linien in der Mitte zum Theil auch ihren 
Ursprang der grösseren Dicke der emittirenden Schicht verdanken können, dass 
es zum Theil nur schwächere Linien sind, die in den äusseren HUUen nicht 



Fig. 16. 

tehlen, sondern bei längerer Exposition auch hier sichtbar werden. Aber diese 
kurzen Linien haben Überhaupt weniger Interesse, man will mit der Methode 
vor allem die langen Linien herausfinden. 

In gleicher Weise kann man die Methode der langen und kurzen Linien 
bei vertical stehendem Bogen benutzen, um etwaige Unterschiede des Spectrums 
an der positiven und negativen Kohle zu finden, und es ist früher') erwähnt, 
dass in dieser Weise Untersuchungen ausgeführt worden sind. Aber sie sind 
mit dem Concavgitter gemacht, welches fiir diese Methode ganz unbrauchbar 
ist, da jeder Punkt des Spaltes durch den Astigmatismus in eine Linie ver- 
wandelt wird, und so wieder eine Mischung der verschiedenen Theile des 
Spectrums eintritt. Die Methode lässt sich somit nur durch Prismen oder ebene 
Gitter befriedigend durchfuhren. 

Etwas anders gestalten sich die Verhältnisse, wenn man Funkenspectra 
beobachtet: steht etwa der Funke vertical, so wird man an beiden Enden der 

1) Siehe Bd. 1, 9 163—164. 



238 Kapitel IV. 

Spectrallinien die Verhältnisse haben, die im Bogen in der Mitte auftreten, d. h. 
höchste Temperatur, grösste Dichte und Reinheit des Dampfes. Man wird 
daher in der Mitte, und von Pol zu Pol durchgehend, die langen Linien finden, 
an den Electroden allein die kurzen Linien.*) 

Diese Thatsache war übrigens schon sehr lange vor Lockyer bekannt 
Wenn man ohne CoUimator arbeitet, wie es z. B. Stokes noch machte, oder 
wenn der Funke dicht vor dem Spalt steht und das Collimatorrohr lang ist, 
erhält man ähnliche Erscheinungen, wenn auch weniger deutlich. So waren 
die kurzen Linien an den Electroden bemerkt und als dots'O oder tips') be- 
zeichnet worden, während Thalen*) sie mit Nadelspitzen vergleicht. Aber 
eine genauere Untersuchung und die Erkenntniss der Bedeutung der Er- 
scheinung verdanken wir erst Lockyer, der auch vielfache Anwendung von 
derselben gemacht hat. 

170. In einer ersten Arbeit^) maass er die Länge der Hauptlinien im 
sichtbaren Spectrum von Li, Na, Mg, Co, Ni, AI, Pb, Mn, Cd, Sn, Zn, Sr, Sb, 
Ba, und giebt Tabellen und Zeichnungen dafür. Dann untersucht er«) die 
Funkenspectra von Verbindungen und findet, dass neben den Banden der Ver- 
bindung die längsten Linien des Elementes sichtbar werden. Je leichter disso- 
ciirbar die Verbindung ist, desto kürzere Wellenlängen kommen zum Vor- 
schein und die Zahl der erscheinenden Linien, oder die Länge der kürzesten 
erschienenen Linie kann als Maassstab für die Dissociation benutzt werden. 
So ergab sich z. B. für Bleisalze Folgendes : im Fluorid treten 1 1 Linien aul^ 
im Chlorid 9, im Bromid 6, im Jodid 4, wenn die Bedingungen die gleichen 
sind. Mit der Temperatur oder der Stärke der Entladung ändert sich natürlich 
die Zahl der Linien. So schliesst Lockyer „With a low temperature only the 
longest lines of the metals are present. The other lines appear in the order 
of the length with each rise of temperature". Das gemischte Banden- und 
Linienspectrum der Verbindung verhält sich also ganz ebenso wie ein Linien- 
spectrum mit dem Gemisch der langen und kurzen Linien, und in diesem 
Sinne sagt Lockyer, beide Spectra hätten ihre kurzen und langen Linien. 

Weiter zeigt Lockyer, dass auch in Gemischen und Legirungen die Er- 
scheinung besteht: hat man z.B. eine Legirung von Cu mit Spuren von Ag, 

1) Ueber den Einfluss der Temperatur auf die Länge der Linien siehe auch W. N. Hart- 
ley: Eesearches on spectrum photography in relation to new methods of quantitative chemical 
analysis. Phil. Trans. 175, L p. 49—62 (1S84). 

2) Bd. I, § 95. 

3) Bd. I, § 94. 

4) R. Thal6n, Nova acta Upsal. (3) 6. (1868). 

5) J. N. Lockyer, Eesearches in spectrum-analysis in connexion with the spectrum of 
the sun. Phil. Trans. 168. p. 253—275 (1S73). Siehe auch die ältere Arbeit: E. Frankland 
and J.N. Lockyer, Eesearches on gaseous spectra in relation tho the physical Constitution, 
of the sun, stars and nebulae. Proc. Eoy. Soc. 18. p. 79—80 (1869). 

6) J. N. Lockyer, Eesearches in spectrum-analysis in connexion with the spectrum of 
the sun. No. IL Phil. Trans. 163. p. 639—658 (1873), im Auszug Proc. Eoy. Soc. 21. p. 285 — 
28S (1873). 



Veirbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 239 

SO sind nur die allerlängsten Linien des Ag im Funken sichtbar; je reicher 
das Gemisch an Silber wird, desto kürzere Silberlinien werden erscheinen. 
Lockyer*) hat versucht, darauf eine quantitative Analyse zu bauen. 

Dieselben Betrachtungen verwendet er weiter*), um in den Spectren der 
Elemente Verunreinigungen zu erkennen : wenn wir z. B. im Calciumspectrum 
Linien finden, die der Wellenlänge nach mit Strontiumlinien übereinstimmen, 
so werden wir berechtigt sein, sie als Strontiumlinien anzusehen, wenn es die 
längsten Linien des Sr sind, nicht aber, wenn es im Sr kurze Linien sind, und 
längere Linien fehlen. Derselbe Schluss wird auch zur Erkennung der che- 
mischen Zusammensetzung der Sonne benutzt: von einzelnen linienreichen 
Elementen hatte man unt^r den Fraunhofer sehen Linien nur einige wenige 
und nicht einmal die stärksten gefunden, und war daher in Zweifel geblieben, 
ob nicht zufällige Coincidenzen vorliegen, oder ob man aus den wenigen Linien 
auf die Anwesenheit des Elementes in der Sonne schliessen könne. Lockyer 
sagt, da die Sonne ein Gemisch aller Elemente ist, werden wir von einer Sub- 
stanz, die nicht in grosser Menge vorhanden ist, nur die längsten Linien zu 
finden erwarten dürfen, und wenn sie sichtbar sind, können wir ruhig die An- 
wesenheit des Elementes annehmen, auch wenn zahlreiche kurze Linien fehlen. 

Man wird aus diesen wenigen Proben der Anwendung der kurzen und 
langen Linien die Wichtigkeit der Methode erkennen. Leider ist diese Wichtig- 
keit nicht genügend anerkannt; ausser den ersten Messungen von Lockyer, 
die sich nur auf die wenigen genannten Elemente und auch nur auf den sicht- 
baren Theil des Spectrums beziehen, sind keine weiteren Messungen von irgend 
einer Seite unternommen worden. Das mag zum Theil daran liegen, dass das 
spectroscopische Studium, welches ja wesentlich durch die Einführung der 
Kowland sehen Gitter in den letzten 20 Jahren so sehr erblüht ist, mit Hülfe 
dieser Gitter, wenigstens der Concavgitter bei ihrer üblichen Aufstellung ^), die 
Frage nicht behandeln kann. Aber es liegt hier wieder noch ein reiches Ar- 
beitsfeld brach; ich bin überzeugt, dass ein genaueres Studium der kurzen 
und langen Linien uns viele wichtige Aufschlüsse verschaffen würde. 

Vielleicht ist es nicht überflüssig, noch ausdrücklich hervorzuheben, dass 
die Länge der Linien, und damit ihre Bedeutung zur Characterisirung des Spec- 
trams, nichts mit der Breite oder Helligkeit der Linien zu thun hat, was sehr 
häufig verwechselt wird. Im Allgemeinen werden freilich beide Charactere 
Hand in Hand gehen, aber es sind zahlreiche Fälle vorhanden, in denen kurze 
Linien sehr breit und hell sind, so dass sie im gewöhnlichen Spectrum als 



1) J. N. Lockyer and W. Chandler Roberts, On the quantitative analysis of certain 
alloys by means of the spectroscope. Proc. Roy. Soc. 21. p. 507—508 (1873). Siehe auch 
J. N. Lockyer, Researches in spectrum-analysis in connexion with the spectrum of the snn. 
No. III. Phil. Trans. 164, IL p. 479—494 (1874). 

2) Siehe die letztgenannte Arbeit und J. N. Lockyer, Researches in spectrum-analysis 
in connexion with the spectrum of the sun. No. IV. Phil. Trans. 164, U. p. 805- S13 (1874J. 

3) Dass auch eine andere Aufstellung möglich ist, ist im ersten Bande besprochen. 
Siehe § 452. 



240 Kapitel IV. 

Hauptlinien erscheinen würden, während sie nach der Locky ersehen ana- 
lysirenden Methode als „dots" erscheinen, wenn es sich um Funkenspectra 
handelt. Ebensogut sind auch viele von den langen Linien relativ schwach. 

171. Noch bei einer anderen Erscheinung, die auf den ersten Blick mit 
der besprochenen gar nichts zu thun hat, spielt die Länge der Linien eine 
wichtige Rolle. Es ist bekannt, dass im Bogen zahlreiche Linien Selbst- 
umkehrung zeigen, d. h. in dem photographischen Negativ ist die Linie nicht 
schwarz, sondern hell, oder wenigstens von einer hellen Linie durchzogen. 
Diese Selbstumkehr beruht darauf, dass der heissere und dichtere Kern des 
Bogens von kühleren und weniger dichten Dämpfen desselben Materials um- 
geben ist. Diese Hülle muss also nach dem Kirchhoff sehen Gesetz eine 
Absorption der Linien hervorbringen, welche sie selbst emittirt. Wenn die 
Hülle genau dieselben Linien emittirte, wie der Kern, so würden alle Linien 
umgekehrt erscheinen können, das Bogenspectrum würde so aussehen, wie das 
Sonnenspectrum. Das ist aber nicht der Fall, wie uns die kurzen und langen 
Linien Lockyers beweisen, die Hülle emittirt nur die Linien, welche bei hoher 
und niedriger Temperatur, bei grösserer und kleiner Dichte und Reinheit auf- 
treten können, also die Hauptlinien oder die längsten Linien des Elementes, nur 
diese können daher die Selbstumkehr zeigen. Die Linien mit Selbstumkehr sind 
also bis zu einem gewissen Grade identisch mit den längsten Linien*). 

C r n u ') hat wohl zuerst hervorgehoben, dass solche Linien eine beson- 
ders wichtige Rolle im Spectrum spielen, als er fand, dass sich diese Linien im 
AI und Tl zu Serien ordnen lassen, die der Wasserstoffserie analog gebaut sind. 
Er hatte damit die Enden der Serien dieser Elemente aufgefunden. Später 
haben die Untersuchungen von Kays er und Runge gezeigt, dass die am leich- 
testen umkehrbaren Linien der Alealien ihre Hauptserie bilden, die schwerer 
umkehrbaren die erste Nebenserie. Auch bei anderen Elementen gehören die 
leicht umkehrbaren Linien zum grossen Theile zu denen, für die gesetzmässige 
Lage nachgewiesen ist. In den Spectren endlich, wo wir noch gar keine Ge- 
setze gefunden haben, aber doch Spuren von Gesetzmässigkeiten entdeckt sind, 
betheiligen sich die umkehrbaren Linien sehr stark daran, wie ich 3) mehrfach 
hervorzuheben Gelegenheit hatte. 

Die Beobachtung der Selbstumkehr ist also von Wichtigkeit, da sie uns 
ähnliche Hülfsmittel giebt, wie die Länge der Linien. Aber die Locky er sehe 

1) Sie siud nicht ganz identisch, weil die Umkehrnng noch von der Helligkeit der be- 
treffenden Linie abhängt, die Länge nicht, and weil auch die WeUenlänge für die leichte Um- 
kehrbarkeit von Bedeutung ist. (Siehe das Kapitel über das Aussehen der Linien.) Man kann 
also wohl sagen, die umgekehrten Linien sind lange Linien, aber nicht, die langen Linien 
kehren sich um. 

2) A. Cornu, Sur les raies spectrales spontan^ment renversables et Tanalogie de leor 
lois de repartition et d'intensit^ avec celle des raies de Thydrog^ne. C. R. 100. p. 1181 — 1188 
(18S5), J. de Phys. (2) 6. p. 93—100 (1SS6). Siehe auch die ältere Arbeit: Sur le renversement 
des raies spectrales des vapeurs m6talliques. CR. 73. p. 332 — 337 (1871). 

3) Z. B.: H. Eayser, Ueber die Bogenspectren der Elemente der Platingrappe. .A.bh. 
Berl. Akad. 1897, siehe p. 41 u. 42. 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 241 

Methode ist fruchtbarer, da sie die Linien nicht nur in zwei Klassen theilt, 
umkehrbare und nicht umkehrbare, sondern eine grosse Anzahl von Abstufungen 
giebt, welche sich durch die gemessene Länge zahlenmässig unterscheiden lassen. 

B) Theoretisches. 
a) Folgerungen atis Kirchhoffs Gesetz. 

172. Nachdem so die Thatsachen über die Veränderlichkeit der Spectra 
besprochen sind, wollen wir uns zu den Versuchen ihrer Erklärung wenden. 
Wir sahen schon oben, dass Kirchhoff meinte, veränderte Dicke der emit- 
tirenden Schichten und veränderte Temperatur seien zur Erklärung genügend. 
Diese Auffassung ist von Zöllner weiter ausgeführt worden und Wüllner 
hat sich ihm angeschlossen; in seinen Händen ist aber schliesslich aus der 
Kirch hoff sehen Idee etwas ganz anderes geworden. 

Zöllner fuhrt Folgendes aus: Nennen wir E;^ die homogene Licht- 
menge, welche von der Flächeneinheit einer Gasschicht voii der Einheit der 
Dicke ausgesandt wird , A;^ den Bruchtheil, welchen dieselbe Schicht von ein- 
fallenden! Licht derselben Wellenlänge absorbirt, E die von einer Schicht der 
Dicke m emittirte Lichtmenge, so ist: 

1 — (1 — A;)°» 

E c= \- -^'- E, = [l - (1 - A,)»l e, 

wo e das entsprechende Emissionsvermögen des schwarzen Körpers bedeutet. 
Benutzen wir für eine benachbarte Wellenlänge X^ die Zeichen E„ 
Ax^ ^^^ ©ij so ist das Verhältniss der Helligkeit beider Stellen 

E ^ 1-(1-A;t)° e 
E, i_(i_A;^^)- e. • 

Da nun A;^ und A; echte Brüche sind, so wird für grosse Dicke m 

E JB 

d. h. das Spectrum nähert sich dem continuirlichen des schwarzen Körpers. 
Zöllner meint, das müsse „nothwendig" so geschehen, dass die Linien sich 
bei zunehmender Helligkeit verbreitern und zusammenfliessen. 

Ich will hier gleich einschalten, dass Zöllner ganz übersieht, dass A 
auch gleich sein kann; ich komme darauf zurück. 

Zöllner meint weiter, wie vermehrte Dicke müsste auch vermehrte 
Dichte wirken, da die Absorption nur von der Anzahl der getroffenen Theilchen 
abhänge, solange man die Wirkung „als unabhängig von dem Abstände der 
Theilchen betrachten kann". Beziehen wir daher die obigen Bezeichnungen 
nun auf eine Schicht von der Einheit der Dicke und Dichte, so erhalten wir 
for die Dichte a das Verhältniss der Helligkeiten zweier benachbarter 
Stellen zu 



1) F.Zöllner, Ueber den Einfluss der Dichtigkeit und Temperatur auf die Spectra 
glühender Gase. Ber. Sachs. G. d. W. 22. p. 238 254 (1870), Pogg. Ann. 142. p. 88—111 (1871). 

Kayaer, Speetrofloopie. Um 16 



242 Kapitel IV. 

E _ l-d-A;^)^ ^ 
E, i_(i_A;t^)^ e/' 

Da bei constanter Temperatur a sich proportional dem Druck ändert, so 
folge daraus, dass mit zunehmendem Druck eine Verbreiterung der Linien ein- 
treten müsse, welche allmählich in die Continuität des Spectrums übergeht 

Nimmt man zwei Spectrallinien X^ und A^, die bei massiger Dicke und 
Dichte verschiedene Helligkeit haben, so wird mit gesteigerter Dicke und 
Dichte das Verhältniss sich ändern können. Wir können die Resultate, die 
Zöllner in dieser Beziehung ableitet, viel kürzer und klarer so aussprechen: da 
die Grenzwerthe, denen die Helligkeit aller Linien bei zunehmender Dicke zu- 
strebt, die des schwarzen Körpers derselben Temperatur sind, so übersieht man 
leicht, dass die Linie die hellere werden muss, welche dem Energiemaximnm 
im Spectrum des schwarzen Körpers näher liegt. Liegen daher beide Linien 
auf derselben Seite des Maximums, z. B. auf der Seite der kürzeren Wellen, so 
kann sich das Intensitätsverhältniss der Linien nur umkehren, wenn anfangs 
die Linie von grösserer Wellenlänge die schwächere ist, nie wenn sie schon an- 
fangs die stärkere ist. Diese Thatsache hatte Zöllner noch übersehen, erst 
Schuster») hebt sie hervor. Liegen dagegen die Linien auf der Seite der 
grösseren Wellenlängen vom Maximum, so ist es umgekehrt; liegen sie auf 
verschiedenen Seiten, so kann je nach ihrer Lage jede die stärkere werden. 
Da mit der Temperatur die Lage des Maximums sich verschiebt, so ersieht man 
ebenso leicht, dass bei grosser Dicke oder Dichte die Helligkeitsverhältnisse sich 
mit der Temperatur ändern können. 

Man wird diesen Schlüssen zustimmen müssen, soweit sie sich nicht auf 
Verbreiterung der Linien und Continuirlichwerden des Spectrums beziehen, und 
wahrscheinlich hat Kirchhoff dieselben Schlüsse gezogen gehabt, wenn er in 
der oben 2) angeführten Stelle sagt, aus seinem Satze ergäben sich Aenderungen 
der Intensitätsverhältnisse. Aber Zöllner thut noch einen Schritt weiter. 
Nachdem er darauf hingewiesen, dass die Intensität einer Linie über einen 
gewissen Schwellenwerth hinausgehen müsse, damit die Linie wahrnehmbar sei, 
und dass daher bei abnehmender Dicke oder Dichte der Schicht Linien ver- 
schwinden müssten, bis zuletzt nur die hellste übrig bleibt, will er auch den 
Uebergang von einer Spectralstufe zu einer andern, wobei sich das Spectram 
vollständig ändert, auf diese Weise erklären. Da aber hierbei an Stellen, wo 
das eine Spectrum ein Maximum hat, bei unveränderter Dicke oder Dichte ein 
Minimum im andern Spectrum liegen kann, so erkennt Zöllner, dass er noch 
die Temperatur berücksichtigen müsse. Da das Emissionsvermögen E = A e 
ist, so kann E alle beliebigen Werthe annehmen, wenn A sich ändertw 
Zöllner sagt: „Die Werthe von A können bei stetiger Aenderung der Tempe- 
ratur für dieselbe Wellenlänge ähnliche Maxima und Minima haben, wie sie 
solche für dieselbe Temperatur bei stetiger Aenderung der Wellenlänge facüscli 

1) A. Schuster, Rep. Brit. Ass. 1880, p. 276. 2) Siehe § 166. 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 243 

besitzen und hierdurch die Erscheinung der discontinuirlichen Spectra er- 
zeugen.^ — „Hieraus folgt, dass sich das Helligkeitsverhältniss zweier benach- 
barter Stellen des Spectrums durch Temperaturyeränderungen umkehren und 
an Stelle des früheren Maximums ein Minimum auftreten kann/' 

17S. Hasselbergi) beobachtet, dass ein Spectrum sich nicht wesentlich 
ändert, nicht linienreicher wird, wenn er die Dicke der strahlenden Schicht von 
1 auf 50 vergrössert. Er meint, der Widerspruch gegen die Theorie von 
Zöllner könne nur aufgehoben werden, wenn man annimmt, im letzten Falle 
sei die Temperatur wesentlich niedriger gewesen. „Geht man nämlich von der 
Zolin ersehen Formel E = [l (1 A;^)^]« 

aus, — (hier bedeutet e das Emissionsvermögen des schwarzen Körpers, d die 
Dichte oder Dicke der Schicht) — so überzeugt man sich leicht, dass diese 
Intensität um so weniger durch eine Vergrösserung von d beeinflusst wird, je 
höher die Temperatur ist. Aus den beiden Ausdrücken : 

^- =- — e log nat (1 — A;i) (l — A^)^ 

öE — — 

folgt nämlich, dass ^ mit A;^ wächst, so lange A;^< 1 — e ^ , dagegen 

abnimmt mit wachsendem A;^ , wenn A;^ > 1 — e <J . Da nun für eine ge- 
gebene Wellenlänge A;^ nur eine Function der Temperatur ist, die, von welcher 
Form sie auch sein mag, jedenfalls die Eigenschaft besitzen muss, mit der 
Temperatur innerhalb der durch ihre Natur bedingten Grenzen zu wachsen^ 
so ersieht man, dass solange die Temperatur noch so niedrig ist, dass A;^ den 

Werth 1 — e ^ nicht erreicht hat, eine Vergrösserung der Dicke der strah- 
lenden Schicht und eine Steigerung der Temperatur beide eine Vergrösserung 
von E bewirken, während für solche Temperaturwerthe , für welche A;^ den 
bezeichneten Werth überschritten hat, eine weitere Temperatursteigerung dem 
Einflüsse der Vergrösserung von d entgegen wirkt. Bei hohen Temperaturen 
mass demnach ein Spectrum erheblich weniger durch Veränderung der Dicke 
der strahlenden Schicht modificirt werden, als bei niedriger Temperatur.^ 

174. Zöllner hat seine Anschauung nicht weiter ausgeführt, Wüllner 
aber hat sie zur Grundlage seiner gesammten spectroscopischen Anschauungen 
g^emacht. Es sind dabei also zwei verschiedene Annahmen zu unterscheiden: 
die eine durchaus berechtigte, dass in einem Spectrum von bestimmter Spectral- 
stufe sich die Intensitätsverhältnisse ändern können durch Aenderung der 
Dichte oder Dicke der Schicht; und die zweite ganz unberechtigte, das Ab- 
sorptionsvermögen für eine Wellenlänge sei eine Function der Temperatur, 
welche Maxima und Minima besitzt. 

1) 6. Hasselbergy üntersuchnngen über das zweite Spectrum des Wasserstoffs. M6m. 
acad. St.P6ter8b. (7) 80. Nr. 7 (1882). 

16* 



244 Kapitel IV. 

Die Anschauungen von W ü 1 1 n e r sind von ihm in zahlreichen Abhand- 
lungen entwickelt, von anderen angegriffen und von ihm vertheidigt worden. 
Trotz derselben und trotz der Darstellung inWüllners Lehrbuch der Physik 
muss ich gestehen, dass seine Ansichten mir nicht ganz klar geworden sind; 
denn die Beobachtungen, die Wüllner mittheilt, scheinen mir oft seinen 
Worten zu widersprechen, und ich verstehe nicht, wie man beides in Einklang 
bringen kann. So ist eine beliebte Bezeichnung von Wüllner „der allmäh- 
liche Uebergang eines Spectrums in das andere." Ein solcher mfisste nach 
der Hypothese in der That vorhanden sein in der Weise, dass, wenn man eine 
bestimmte Spectralstelle ins Auge fasst, und die Temperatur ändert, an dieser 
Stelle, wo etwa im Bandenspectrum ein Maximum liege, mit steigender Tem- 
peratur die Intensität langsam, dann plötzlich abnimmt, um bei noch höherer 
Temperatur etwa wieder mehr oder weniger plötzlich einen erheblichen Werth 
zu erhalten. An einer dicht daneben liegenden Stelle würden von der ersten 
ganz unabhängige Aenderungen eintreten, kurz das Spectrum würde bei ver- 
schiedenen Temperaturen ein ganz anderes sein können ; im einfachsten Falle 
wurden für benachbarte Stellen die Aenderungen des Absorptionsvermögens 
mit der Temperatur ähnliche sein, dann würden die Maxima im Spectrum 
wandern, und durch solche Verschiebung würde das Licht, welches erst in den 
Banden concentrirt ist , schliesslich in den Linien concentrirt sein. Davon ist 
aber bei den Beobachtungen selbstverständlich auch bei Wüllner keine Rede. 
Er beobachtet ganz richtig, dass Anfangs nur das Bandenspectrum zu sehen 
ist, welches dann allmählich verblasst, während immer mehr Linien des Linien- 
spectrums auftreten, bis schliesslich sie allein übrig bleiben. Wie aber darin 
Wüllner eine Bestätigung seiner Ansichten finden will, ist mir völlig unver- 
ständlich. 

Eine andere ebenso unhaltbare Idee von W ü 1 1 n e r ist es, dicke Schichten 
leuchtenden Gases zeigten das Bandenspectrum, dünne Schichten das Linien- 
spectrum, und in Geisslerröhren entstehe daher das erstere durch Büschelent- 
ladung, wobei der ganze Inhalt des Eohres, leuchte, letzteres durch Funken- 
entladung, wobei nur eine oder wenige Molecülreihen erregt werden; daher 
sei oft in der Capillare das Linienspectrum zu sehen, während in den weiten 
Theilen des Rohres das Bandenspectrum vorhanden sei. Alle Einwendungen 
dagegen, die sich aus der alltäglichen Beobachtung ergeben, dass man näm- 
lich von der dünnsten Schicht bei passender Entladung das Bandenspectrum 
erhalten kann, andererseits von der dicksten Schicht, z. B. den Protuberanzen, 
das Linienspectrum, lässt Wüllner nicht gelten. 

Wüllner hat nicht [einen einzigen Anhänger seiner Ansichten ge- 
funden und ich glaube daher, dass es keinen Zweck hat, wenn ich aus- 
führlicher seine Arbeiten oder die Einwände dagegen bespreche; so will 
ich mich damit begnügen^ nur noch die gesammte Litteratur zusammen zu 

1) Weiin ich absehe von 0. Schenk, Ueber Veränderlichkeit der Spectra glühender 
Gase. Zs. f. anal. Chem. 12. p. 386-390 (1873). 



Yerbindungaspectra. Mehrfache Spectra. 246 

stellen.*) Nui* ein Punkt verdient noch Erörterung, nämlich die schon von 
Zöllner gemachte Annahme, dass jedes discontinuirliche Spectrum sich bei 
genügender Dicke der Schicht in ein continuirliches verwandeln müsse. Wie 
schon oben bemerkt, setzt diese Behauptung voraus, dass für keine Wellen- 
länge das Absorptionsvermögen eines Dampfes gleich Null sei. Für alle Wellen- 
längen, für welche das Absorptionsvermögen gleich Null ist, muss aber auch 
bei unendlicher Dicke das Emissionsvermögen Null bleiben. Während Zöll- 
ner diesen Umstand gar nicht bedacht zu haben scheint, sagt Wüllner^) 
direct, es gebe keinen Dampf oder Gas, für welchen für irgend eine Wellen- 
länge das Absorptionsvermögen Null sei. Das scheint mir falsch. Trotz der 
enormen Dicke der strahlenden Schicht bei Protuberarizen und Nebeln zeigen 
sie kein continuirliches, sondern ein Linienspectrum, und beweisen somit , dass 
ihre B^tandtheile nur für einzelne Wellenlängen ein von Null verschiedenes 
Absorptionsvermögen besitzen. 

Natürlich liegt darin noch kein strenger Beweis für die Unrichtigkeit 
der Wüllnerschen Annahme. Man kann immer noch sagen, die Protube- 
ranzen und Nebel seien noch nicht dick genug. Ein Beweis wäre vielmehr 
erst dann geliefert, wenn man zeigen könnte, dass sie in den Linien wie ein 
schwarzer Körper von derselben Temperatur strahlen, dass die Intensitäten 
z. B. der Wasserstoffserie den Intensitäten der gleichen Wellenlängen im Energie- 
spectrum des schwarzen Körpers gleich sind. 

Auch im Laboratorium wird sich die Unrichtigkeit nur schwer nach- 
weisen lassen, da wir für selective Absorption durch Dämpfe überhaupt keine 
Messungen haben. Nur ein solcher Versuch von Paschen-^) ist mir bekannt: 



1) A. Wtillner, Ueber die Spectra einiger Gase in Geis8ler"schen Röhren. Pogg. Ann. 
p. 481—525 (1871); Pogg. Ann. 147. p. 321—353 (1872). — Einige Bemerkungen zu Herrn 

X^ldsteins „Beobachtungen an Gasspectris". Berl. Ber. 1874, p. 755 — 761. — Üeber die Spectra 
der Gase. Pogg. Ann. 154. p. 149—156 (1875). — Ueber allmähliche Ueberftihrung des Banden- 
spectmms des Stickstoffs in ein Linienspectrum. Berl. Ber. 1879, p. 171 — 207, auch Wiedem. 
Ann. 8. p. 590—623 (1879). — Einige Bemerkungen zu den Mittheilungen der Herren Hassel- 
berg^ und Goldstein. Wiedem. Ann. 17. p. 587 — 592 (1882). — Ueber den Einfluss der Dicke und 
Hellii^keit der strahlenden Schicht auf das Aussehen des Spectrums. Wiedem. Ann. 84. p. 647 — 
661 (1881). — üeber den allmählichen Uebergang der Gasspectra in ihre verschiedenen Formen. 
Berl. Ber. 1889, p. 793—812, auch Wiedem. Ann. 88. p. 619—640 (1859). — Die allmähliche 
Entwicklung des Wasserstoffspectrums. Berl. Ber. 1889, p. 1113—1119.— E. Goldstein, Be- 
obachtungen an Gasspectris. Berl. Ber. 1874, p. 593—610, auch Pogg. Ann. 154. p. 128 — 149 
(IST 5). — üeber das Bandenspectrum der Luft. Wien. Ber. 84, II. p. 693—702 (1881), auch 
Wiedem. Ann. 16. p. 280— 288 (1882). — B. Hasselberg, Zur Spectroscopie des Stickstoffs. 
M^m. ac. St. Pdtersb. (7)82. No. 15 (1885). — H. Ebert, Ueber den Einfluss der Dicke und 
Hellig'keit der strahlenden Schicht auf das Aussehen des Spectrums. Erlanger Berichte 1887, 
p. 22 — 25, auch Wiedem. Ann. 88. p. 155—158 (1888). — H. Kayser, Ueber den Ursprung des 
Banden- und Linienspectrums. Wiedem. Ann. 42. p. 310—319 (1891). — Siehe auch A. Seh u s te r, 
On our knowledge of spectrum analysis. Rep. Brit. Ass. 1S80, p. 285. — H. Kayser, Artikel 
Spectralanalyse in Winkelmanns Handbuch der Physik. — Lecoq de Boisbaudran, C. R. 
70. p. 1090—1091 (1870). 

2) A. Wüllner, Pogg. Ann. 147. p. 321—353 (1872). 

3) r. Paschen, üeber die Emission der Gase. Wiedem. Ann. 60'. p. 1—39 (1894), 
siehe p. 31. 



246 Kapitel IV. 

er hat die Absorption durch erhitzte Kohlensäure gemessen und zwar erstens 
in einer Emissionsbande ; dabei zeigte sich, dass eine 7 cm dicke Schicht schon 
beinahe alles absorbirt, die Zunahme der Absorption bei einer 33 cm dicken 
Schicht sehr gering ist. Zweitens wurde die Absorption fdr Wellenlängen 
untersucht, welche keiner Emissionsbande entsprechen: die Absorption war 
wahrscheinlich Null fftr eine 33 cm dicke Schicht. Dass sie genau gleich Null 
sei, liess sich freilich nicht beweisen, denn dazu hätte man unendlich empfind- 
liche Instrumente nöthig gehabt; es liess sich vielmehr nur zeigen, dass die 
Absorption weniger als ein Viertausendstel derjenigen in der Bande betrug, 
oder anders ausgedrückt: um die gleiche Menge zu absorbiren, welche eine 
7 cm dicke Schicht von den Wellenlängen der Emissionsbande absorbirte, wäre 
für andere Wellenlängen eine Schicht von mindestens drei Kilometer Dicke 
nöthig gewesen. 1) 

Mit der Behauptung, durch zuneWende Dicke der strahlenden Schicht 
allein lasse sich das Spectrum in ein continuirliches verwandeln, fällt natür- 
lich auch die Behauptung, durch diesen Einfluss verbreiterten sich alle Linien. 
In einzelnen Fällen trifft dies zu, wenn nämlich die Emissions- oder Absorp- 
tionscurve der betreffenden Linie wenig steil abfällt, in anderen Fällen nicht 

h) Theorie der molecularen Stösse, 

175. Es sind im wesentlichen noch zwei verschiedene Theorien aufgestellt 
worden, um die Erscheinung der Veränderlichkeit der Spectra zu erklären. 
Schuster 2) hat sie die Theorie der molecularen Stösse und die Theorie der 
molecularen Combination genannt, während Lockyer^) sie als die „Glocken- 
theorie" und die „Dissociationstheorie" bezeichnet. 

Die Theorie der molecularen Stösse ist die ältere. Wenn wir, 
wie mehrfach erwähnt, beobachten, dass ein Spectrum von der Dichte des 
emittirenden Dampfes abhängt, sowohl in Bezug auf die Zahl der sichtbaren 
Linien als auch in Bezug auf ihr Aussehen, ihre Breite, so liegt es sehr nahe 
nach dem, was wir im vorigen Kapitel über die Entstehung des Lichtes be- 
sprochen haben, in der Veränderlichkeit einen Einfluss der Zusammenstösse 
der Molecüle zu sehen. Während der Zusammenstösse werden die Schwin- 
gungen der Atome erregt; die Dichte beeinflusst die Zahl der Zusammenstösse 
in der Zeiteinheit, oder besser gesagt das Verhältniss der Zeiten, in welchen 
das Molecel unter der Einwirkung äusserer Kräfte steht, zu der Zeit, in 
welcher es ganz frei ist. Anderes kann nicht durch die Dichte des Dampfes 
verändert werden, solange das Molecel in seinem Bau unverändert gedacht 
wird. Wenn wir ausser der Dichte die Temperatur steigern, so wird noch 
die Stärke der Stösse geändert, und auch damit geht eine Aenderung des 

1) Siehe dazu auch E. Angström, Ueber die Abhängigkeit der Absorption der Gase, 
besonders der Kohlensäure, von der Dichte. Drudes Ann. 6. p. 163—178 (1901). 

2) A. Schuster, Rep. Brit. Ass. 1880, p. 293. 

3) J. N.Lockyer, Inorganic evolution, as stndied by spectrum analysis. London 1900 
bei Macmillan and Co. Siehe p. 20. 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 247 

Spectrums Hand in Hand. Man wurde daher leicht auf die Vorstellung ge- 
bracht, dass die Art und Zahl der Stösse das Spectrum bedingen, und diese 
Auffassung wird verstärkt durch akustische Analogien. Wir wissen, dass z. B. 
eine Saite ganz verschiedene Klänge erzeugt auf verschiedenen Instrumenten, 
wo sie in verschiedener Weise angeregt wird, durch Streichen mit dem Bogen, 
durch Schlagen mit dem Hammer, durch Zupfen mit den Fingern, durch Reissen 
mit einem Stift; femer ist in diesem Falle der Ort der Anregung von Ein- 
fluss auf die Ordnungszahl und Intensität der entstehenden Obertöne. End- 
lich wissen wir, dass die Stärke der Anregung von Einfluss ist, in dem Sinne, 
dass stärkere Anregung besonders die höheren Obertöne an Intensität wachsen 
lässt. Grade dieser letzte Fall findet eine gute Analogie bei den Spectren, 
wo wir finden, dass die höhere Temperatur mit den stärkeren Molecularstössen 
besonders die kürzeren Wellenlängen anwachsen lässt. 

So lag denn die Hypothese nahe, dass wir es in den Dämpfen immer mit 
ein und demselben Molecel zu thun haben, welches aber je nach der Art und 
Stärke der Anregung bei den Stössen verschiedene Atomschwingungen zeigen 
kann. Eine besondere Stütze musste diese Auffassung in dem Umstände finden, 
dass auch solche Elemente, deren Dämpfe nach der chemischen Bezeichnung 
einatomig sind, also nicht weiter zerlegbar sind, verschiedene Spectra geben 
können, wie z. B. der Quecksilberdampf, von welchem wir ein continuirliches 
Spectrum, ein Bandenspectrum , und ein, vielleicht sogar zwei Linienspectra 
kennen. 

176. Nach dieser Theorie kann man auch für möglich halten, dass das 
Spectrum einer Substanz sich durch Beimengungen ändere, dass das Spectrum 
des reinen Körpers verschieden sei von dem Spectrum desselben Körpers in 
einem Gemisch; man hat wirklich oft die Vermuthung ausgesprochen, der Zu- 
sammenstoss eines Molecels mit einem gleichartigen rege andere Schwingungen 
an, als der mit einem fremdartigen. Wenn eine solche Erscheinung einwands- 
frei gefunden würde, so würde sie in der That eine gute Stütze für die Theorie 
der molecularen Stösse liefern. 

Fälle der Art lassen sich in der That zahlreich anführen , sehr zweifel- 
haft ist es nur meistens, wie die Beobachtungen richtig zu deuten sind. L e c o q 
de Boisbaudran*) beobachtete z.B., dass ein Lithiumsalz in der Flamme 
die rothe Linie viel stärker giebt, als die orangefarbige; dasselbe gilt noch, 
wenn man den Funken nach einer verdünnten Lösung überschlagen lässt. Ist 
aber die Lösung sehr concentrirt, der Dampf also reicher an Lithium, so wird 
die rothe Linie schwächer, als die andere. Soll man daraus den Schluss ziehen, 
dass Zusammenstösse von Lithiummoleceln mit gleichartigen Moleceln das 
orangefarbige Licht stärker erregen, als die Zusammenstösse etwa mit Mole- 
celn von Wasserdampf? Oder ist die Erscheinung nur auf Rechnung zum 

l)Lecoq de Boisbandran, Remarques aar quelques particnlarit^s observ^es dans des 
recherches d'analyse spectrale. CR. 76. p. 1263-1264 (1873). 



248 Kapitel IV. 

Theil der grösseren Dichte des Dampfes und der daraus sich ergebenden 
grösseren Lichtstärke, zum Theil geänderter Temperatur zu setzen? 

Ich will im folgenden ein Anzahl von Beobachtungen zusammenstellen, 
welche als gegenseitige Beeinflussung gedeutet worden sind. Es ist schon 
erwähnt, dass sowohl Mitscherlich^) alsGouy2) bemerkten, dass wenn man 
in Flammen chlorhaltige Dämpfe einführt, Salzsäure oder Chloroform, die 
Linien der gleichzeitig eingeführten Alealien sehr schwach werden. Dasselbe 
bestätigte A. Smithells^). Hier kann man aber zweifellos nicht von einer 
Beeinflussung im vorliegenden Sinne reden, sondern das in der Flamme an- 
wesende Chlor verhindert das Zerfallen des Metallsalzes bis zu einem gewissen 
Grade, oder es werden Chloride gebildet, so dass natürlich die Metalllinien 
nicht so stark auftreten können. Ausserdem wird die Temperatur der Flamme 
herabgesetzt, und auch dadurch die Intensität der Metalllinien geschwächt — 
Miller^) sagt, dass man, um von Magnesiumsalzen die Metalllinien zu er- 
halten, Kochsalz zusetzen solle; auch hier ist die Wirkung zweifellos eine rein 
chemische, es wird eine reducirende Atmosphäre geschaffen und dadurch mehr 
Magnesium aus dem Salz abgespalten. 

Dass die Kohlebanden im galvanischen Lichtbogen geschwächt werden, 
wenn man Metalle darin verdampfen lässt, ist schon mehrfach erwähnt wor- 
den^). Nickles^) giebt falschlich an, die Linien des Tl verschwänden in 
einer Flamme, wenn Na zugegen sei. Aehnliche Behauptungen stellt Pal- 
mieri"^) auf. Tyndall^) beobachtet, dass, wenn man in den Bogen Ag und 
Tl bringe, im Wesentlichen nur letzteres sichtbar werde. Er erklärt es durch 
die Annahme, die erzeugte Wärme schmelze und verdampfe das Tl, für das 
Ag mit so viel höherem Siedepunkt bleibe nicht genug Wärme übrig. Diese 
Erklärung ist heute, wo die Temperatur des Bogens als die Sublimations- 
temperatur der Kohle erkannt ist, natürlich nicht mehr haltbar. 

Für den Bogen ist noch eine Aeusserung Rowlands^) von Interesse; 
er sagt von einer vorläufig mit a bezeichneten seltenen Erde, ihr Spectrum 
werde durch Zufügung von Na oder K in den Bogen beeinflusst, indem die 
Intensität mancher Linien geändert werde, während andere unverändert blei- 
ben. Dasselbe sei bekanntlich bei Zircon, Eisen und vielen anderen Elementen 
der Fall. „If this is considered as evidence of the existence of two elements, 
then the same evidence will apply to Fe and Zr." 

1) A. Mitscherlich, Pogg. Ann. 116. p. 4119— 507 (1S62). 

2) A. Gouy, C. R. 85. p. 439-442 (1877). 

3) A. Smithells, The lumiuosity of gases. Phil. Mag. (5) 89. p. 122—133 (1^95), siehe 
auch: A. Smithells, H. 31. Dawson and H. A. Wilson, Phil. Trans. 193A. p. 89— 12S (1899). 

4) W, A. Miller, Chem. News 4. p. 131 (1861). 

5) Siehe Bd. I, § 167. 

6) J. Nickl^s, Note sur la raie spectrale du thallium. C. R. 58. p. 132 (1864). 

7) L. Palmieri, Rend. Acc. de Napoli. 20. p. 232—233 (lb82)*. Beibl. 6. p. 877 (1S82U 

8) J. Tyndall, Effect of resistance in modifying spectra. Nat. 7. p. 384 (1873). 

9) H. A. Rowland, The Separation of the rare earths, Johns Hopkins Univ. Circ. IS. 
Nr. 112, p. 73—74 (1894), auch Chem. News 70. p. 68—69 (1894). 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 249 

Besonders oft ist der Einfluss anderer Elemente beobachtet worden bei 
den Versuchen, die Spectra für quantitative Analyse zu verwerthen oder bei 
der Bestimmung der Empfindlichkeit der spectroscopischen Reactionen. So 
findet Thudichum^), die Linien von K verschwänden beinahe in der Flamme, 
wenn Phosphorsäure eingeführt wird. Das ist offenbar analog dem oben er- 
wähnten Fall von Mitscherlich und Gouy. Föhr'-') giebt ähnliches für Li 
und K an. Für weitere ähnliche Notizen verweise ich nur noch auf B o n - 
naire^) und Schuler*). 

Dass auch in Geisslerröhren die Spectra einzelner Gase sehr geschwächt 
oder vernichtet werden können durch die Anwesenheit anderer Gase, ist zur 
Gfenüge bekannt. Zuerst hat vielleicht Secchi"^) darauf hingewiesen, dass 
neben N die Linien von nicht auftreten, während H und N gleichzeitig 
sichtbar seien. Er sagt, das rühre davon her, dass diese Gase verschiedene 
Temperatur zum Leuchten brauchten. 

Dann hat E. Wie de mann«) die Beeinflussung von H und N durch Hg, 
^X J besprochen; er meint, die verschiedenen Gase betheiligten sich in ver- 
schiedenem Maasse an der Electricitätsleitung und leuchteten dem entsprechend 
verschieden. Hasselberg') findet ähnlich, dass die Kohlebanden schwächer 
werden, wenn Na im Geisslerrohr erhitzt wird. Dann sind wieder die Unter- 
suchungen über Empfindlichkeit der Reactionen in Gasgemischen zu erwähnen, 
die bereits im ersten Bande i^) besprochen sind; als besonders auffallend sei 
von dort wiederholt, dass 0.05 ^/o A als Verunreinigung von He sichtbar sind, 
während erst 25^/0 He neben A erkennbar werden. Dazu kommen noch neuere 
ähnliche Versuche von Ferry^), Lewis^«), Heuse*^), Goldsteini^). 



1) J. L. W. Thudichum, On the modifications of the spectrum of potassium which are 
effected by the presence of phosphoric acid, etc. Proc. Roy. Soc. 80. p. 278—286 (1880). 

2) Foehr, Ein Beitrag zur quantitativen Spectralanalyse. Chemiker Zt. 9. p. 1013— 
1014 (1885). 

3) E. Bonnaire, Recherches sur Tinfluence de quelques sels mStalliqnes sur la visibi- 
lit6 du spectre du lithium. Th^se, Lille 1894, bei Delemar et Dubar. 

4) W. Schul er, Versuche über die Empfindlichkeit der spectralanalytischen Reactionen. 
Inang'.-Dissert. Bonn 1901; auch Drudes Ann. 5. p. 931—942 (1901). 

.5) A. Secchi, Sur la Constitution de Taur^le solaire, et sur quelques particularit^ 
Offertes par les gaz rar6fi^s, lorsqull sont rendus incandescents par les courants electriques. 
CR. 70. p. 79-84 (1870). 

6) Siehe Bd. I, § 247. 

7) B. Hasselberg, üeber das Spectrum des Cometen Wells. Astron. Nachr. 102. 
Nr. 2441. p. 259—263 (1882i. 

5) Siehe Bd. I, §§ 247-249. 

9) E. S. Ferry, Photometrie study of the spectra of mixtures of gases. Phy sie. Review 
7. p. 296—306 (1898). 

10) P. Lewis, .üeber den Einfluss kleiner Beimengungen zu einem Gase auf dessen 
Spectram. Drudes Ann. 2. p. 447-458 (1900), auch Astrophys. J. 12. p. 17—23 (1900). 

11) W. Heuse, Ueber den Potentialgradienten in Gasgemischen. Verb, deutsche phys. 
Ges. 1. p. 269—271 (1899). 

12) E- Goldstein, Ueber die Spectra von Gasgemengen und von Entladungshüllen. 
Verh. deutsche phys. Ges. 2. p. 110—112 (1900). 



250 Kapitel IV. 

Auch bei Funkenspectren ist mehrfach darauf hingewiesen, dass die 
Stärke der Luftlinien mit dem Metall veränderlich ist; es scheint, dass sie 
desto schwächer werden, je flüchtiger das Metall ist. 

Ich glaube nicht, dass ein einziger dieser Versuche zu dem Schlüsse 
zwingt, dass die Schwingungen eines Molecels geändert werden durch Zu- 
sammenstösse mit fremden Moleceln, sondern dass es sich in allen diesen Fällen 
um chemische Wirkungen, um geänderte Art oder Vertheilung der electrischen 
Entladung oder um veränderte Temperatur handelt. 

Geg^n die gegenseitige Beeinflussung spricht auch sehr stark der Um- 
stand, dass man von den verschiedenen Salzen desselben Metalls das gleiche 
Spectrum erhält, sowohl in Flammen, als im Bogen oder im Funken. 

177. Sehr zahlreiche Beobachtungen und Bemerkungen finden wir wieder 
bei Liveing und De war. Sie wollen die Umkehrungserscheinungen studiren, 
indem sie in ein glühend gemachtes, vertical im Ofen stehendes Metallrohr 
Metalle oder Salze werfen und die Absorption des vom Boden des Rohres 
emittirten continuirlichen Spectrums durch die Metalldämpfe beobachten. Dabei 
finden sie z. B., dass die rothe Lithiumlinie 6103 umgekehrt sichtbar wird, 
wenn neben dem Lithium noch Natrium oder Kalium eingeführt wird. Da 
das Rohr mit Wasserstoff gefüllt ist, so kann die Wirkung des Na oder K 
nicht eine Reduction sein, und die Verfasser sagen*): „it seems highly probable 
that a very slightly volatile vapour may be diffused in an atmosphere of a 
more volatile metal, so as to secure a sufficient depth of vapour to produce 
a sensible absorption.^^ Bei ähnlichen Beobachtungen über Magnesium finden 
Liveing und Dewar^), dass bei Gegenwart von Natrium eine unscharfe Linie 
5300 umgekehrt sichtbar ist, bei Gegenwart von Kalium zwei unscharfe Linien 
bei 6580 und 6475. Diese Linien sollen nur in den Gemischen sichtbar sein, 
und da sie anderweitig nicht bekannt sind, so läge hier wirklich ein Fall von 
Beeinflussung vor. 

Eigenthümliche Erscheinungen 3) treten auf, wenn man den Lichtbogen 
in einem Block aus Kalk, Magnesia oder Kohle brennen lässt und darin Me- 
talle verdampft. Lässt man dabei einen Strom von Wasserstoff ein, so wird 
das continuirliche Spectrum verstärkt^ die Metalllinien aber werden schäifer und 
schwächer, ein Theil verschwindet. Später 4) zeigt sich, dass auch Leuchtgas 
und Ammoniak ähnlich wirken. Liveing und Dewar sagen hierüber: „It 
is not at first sight easy to explain the action of the gas. Probably hydrogen 
is the Chief agent in the case, for a mere current of air has no such effect. 



1) 6. D. Live lug and J. Dewar, On the reversal of the lines of metallic Tai^oars. 
No. I. Proc. Roy. Soc. 27. p. 132-136 (1878). 

2) G. D. Liveing and J. Dewar, On the reversal of the lines- of metallic vsponis. 
No. U. Proc. Roy. Soc. 27. p. 350—354 (1878). 

3) G. D. Liveing and J. Dewar, On the reversal of the lines of metallic vaponis. 
No. VL Proc. Roy. Soc. 28. p. 471—475 (1879). 

4) G. D. Liveing and J. Dewar, On the circumstances prodncing the reversal of speo- 
tral lines of metals. Cambr. Proc. 4, 5. p. 256—265 (1882). 



VerbindQngsspectra. Mehrfache Spectra. 251 

The gas may act by helping to diffuse tbe metallic vapours, diminishing their 
density in the arc, and increasing it in the tubulär part of tbe crucible witb- 
out too mncb Iowering tbe temperature. Hydrogen gas also maintains a 
reducing atmospbere, preventing tbe Oxydation of tbe metallic vapour. It also 
forms Compounds witb some metals, notably witb magnesium and tbe alcali 
metals, as well as witb tbe carbon of tbe electrodes, wbicb are probably all 
endotbermic, and wbetber tbat be so or not, must affect tbe distribution of tbe 
temperature in tbe arc and tube. In tbe case of expanded bright lines, wben 
tbey are not wboUy swept out by tbe gas tbe effect is to diminisb tbe wings, 
and as absorption does not begin at tbe wings tbis can only be by diminisbing tbe 
ränge of emission, probably by diluting tbe metallic vapour. Tbe amount of beat 
absorbed by sucb a small mass of gas will not lower tbe temperature mucb. Mo- 
reover a current of cblorine bas usually tbe opposite effect to tbat of a current 
of bydrogen, increasing tbe strengtb of tbe brigbt lines, probably by assisting 
the volatility of tbe metals, and so increasing tbe quantity in tbe arc. That tbe 
explanation bere offered of tbe action of bydrogen is correct, is borne out by 
the behaviour of mixtures of metals. Thus an alloy of zinc witb a little lead 
gives far sbarper and cleaner reversals of tbe lead lines tban lead alone does." *) 
Ferner haben Liveing und De war beobachtet, dass Funken zwischen 
Magnesiumelectroden in einer Wasserstoffatmosphäre ein besonderes Banden- 
spectrum geben. Da eine Verbindung von Mg mit H nicht bekannt sei, wollen 
sie die Banden nicht direct einer solchen Verbindung zuschreiben, sondern 
einen Einfluss des Wasserstoffs annehmen. Das scheint mir nicht begründet, 
schon die Thatsache, dass es Banden sind, macht es wahrscheinlich, dass hier 
eine Verbindung vorliegt. — Sie sagen bei dieser Gelegenheit 2) : „We have 
independent evidence that mixtures which are not probably cbemical Com- 
pounds favour the production of certain vibrations which are not so streng 
or are not seen at all wben tbe elements of those mixtures are taken sepa- 
rately. The remarkable absorptions produced by mixtures of magnesium witb 
potassiam and sodium above-mentioned belong to tbis class. We have not been 
able to obtain the emission spectra corresponding to these absorptions, but in 
the course of our observations on the arc we have frequently noticed that 
certain lines of metals present in the crucible are only seen or come out witb 
«special brilliance wben some other metal is introduced. Tbis is tbe case 
with some groups of calcium lines which are not seen, or barely visible, in 
tbe arc in a lime crucible, and come out with great brilliance on the introduc- 
tion of a fragment of iron, but are not developed by other metals such as tin." 
Bald darauf^) finden dieselben Beobachter, dass bei Einführung von Mg 

1) Siehe zu diesen Versuchen die Bemerkungen von J. N. Lockyer, Chemistry of the 
5im, liondon bei MacmiUan & Co. 1887, p. 388 u.ff. 

2) G.D. Liveing and J. De war, On the spectra of magnesium and lithium. Proc. 
Boy. Soc. 80. p. 93—99 (1880), siehe p. 97. 

3) G. D. Liveing and J. De war, On the reversal of the lines of metallic vapours. 
No. VIII. Proc. Roy. Soc. 32. p. 402-405 (1881). 



262 Kapitel IV. 

in den Bogen zahlreiche Linien von Eisen und Chrom umgekehrt werden; „the 
magnesium seems to supply a highly reducing atmosphere, and to some ex- 
tent carry with it the iron vapour." 

In einer weiteren Abhandlung stellen Liveing undDewar*) alle ihre 
Beobachtungen über Einfluss fremder Beimischungen zusammen und fugen neue 
hinzu. Hier sagen sie, in den Metallspectren seien oft Linien vorhanden, die 
nur manchmal aufblitzen, aber durch Zufttgung anderer Metalle sehr hell 
werden. „In such cases the metals put into the arc can hardly be supposed 
to increase the resistance or the temperature, but they may assist the volati- 
lisation of each other, and may also act by reduction, and so by increasing 
the incandescent mass strengthen the weaker lines. Chlorides, however, which 
seem to have the effect of helping the volatilisation and diminishing the resi- 
stance so that the arc can be drawn out to greater length, usually sweep out 
the fainter lines. In many cases when a fragment of a metal is dropped into 
the crucible brilliant lines, hitherto unrecorded, come out for a short time and 
quickly die out. It is hardly possible in such cases to say without prolonged 
observations whether these lines belong to the newly introduced metal or to 
some of those previously put in and developed by the presence of the new 
metal." 

178. Liveing und De war sind diejenigen, welche sich am eingehend- 
sten mit der vorliegenden Frage beschäftigt haben; aber auch andere haben 
sie gelegentlich gestreift. Es ist schon erwähnt worden, dass Lockyer ge- 
funden hat, dass sowohl in Verbindungen eines Metalles als in Mischungen 
mit anderen nur die längsten Linien des Elementes erscheinen. Lockyer 
sagt daher '^), durch die Anwesenheit fremder Moleceln wurden die Schwin- 
gungen eines Molecels gedämpft. Mir scheint, dass diese Auffassung im All- 
gemeinen nicht berechtigt ist, sondern dass durch die geringere Menge des 
Dampfes die Emission vermindert wird, und dadurch die schwächei'en Linien 
einfach unsichtbar werden. In allen Fällen passt freilich diese Erklärung 
nicht. So führt Sehnst er 3) die oben erwähnte Beobachtung von Lecoq an, 
dass Li in der Flamme die rothe Linie gebe, im starken Funken die orange- 
farbige viel stärker wird als die rothe, in der verdünnten Lösung aber wieder 
nur die rothe Linie sichtbar ist. 

In diesem F'alle können wir sicher nicht die Schichtdicke allein, ohne 
Temperaturänderung, für die Umkehrung der Intensitätsverhältnisse verant- 
wortlich machen, da die stärker werdende Linie kleinere Wellenlänge hat.^) 

1) G. D. Liveing aud J. De war, Ou the disappearance of some spectral lines and the 
variations of metaUic spectra due to mixed vapours. Proc. Roy. Soc. 88. p. 42S — 434 (1882), 
Siehe auch mehrere Bemerkungen in: Investigation on the spectrum of magnesium. Proc- 
Roy. Soc. 82. p. 189—203 (1881). 

2) J.N. Lockyer, Studien zur Spectralanalyse. Leipzig bei Brockhans 1879. p. 126. 

3) A. Schuster, The teachings of modern spectroscopy. Proc. Roy. Instit. 9. p. 493 — 
507 (1S82), und Rep. Brit. Ass. 1880. p. 291. 

4) Siehe § 172. 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 253 

Schuster schliesst sich daher der Annahme an, dass fremde Moleceln andere 
Schwingungen hervorrufen können. Er sagt*): „It is exceedingly likely that 
the forces acting between two molecules when they are in close proximity to 
each other are partly due to, or at least modified by the vibrations of the 
molecules themselves. Such vibrations must, as in the case of sound, produce 
attractive and repulsive forces and vibrating molecules will aflfect each other 
in a similar way as two tuning-forks would. Now, if the forces due to vibra- 
tions play any important part in a molecular encounter, the spectroscope will, 
I fancy, give us some Information. If two molecules of the same kind encoun- 
ter, the periods of Vibration are the same, and the forces due to Vibration 
will remain the same during, perhaps, the whole encounter. If two dissimilar 
molecules encounter, the relative phase of the vibrations, and hence the for- 
ces, will constantly change. Attraction will rapidly foUow repulsion, and the 
whole average effect will be much smaller then in the case of two atoms of 
the same kind. — When a body loses energy by radiation, that energy is 
restored during an encounter, the way in which this energy is restored will 
profonndly affect the vibrations of the molecule, and hence the observed spec- 
trum. I have endeavoured by means of theoretical considerations, or specu- 
lations, as you may perhaps feel inclined to call them, to lead you on to an 
experimental law which I believe to be of very great importance. The spec- 
trum of a molecule is in fact variable at any given temperature, and changes 
if the molecule is sun'ounded by others of diflferent nature. Placing a mole- 
cule in an atmosphere of diiferent nature without change of temperature pro- 
duces the same eflfect as would be observed on lowering of temperature." 

Diesem Schlüsse kann ich nicht unbedingt zustimmen. Es handelt sich 
bei dem Beispiel des Li, von welchem Schuster ausgeht, um Funkenspectra, 
und wir wissen von den Vorgängen in solchen und ihren Temperaturverhält- 
nissen so wenig, dass sich gar nicht übersehen lässt, ob nicht in dem Funken 
einer verdünnten Lösung wirklich die Temperatur eine andere ist, oder wie 
wir vielleicht besser sagen, ob nicht die Bedingungen der Entladung geändert 
sind. Im Sinne Schusters müsste man auch alle die Erscheinungen, welche 
in gemischten Gasen eintreten, und welche ja in der That darin bestehen, dass 
alle Gase schwächer strahlen, als sie es thun würden, wenn sie allein gegen- 
wärtig wären, auf den Einfluss der anders gearteten Stösse schieben. In 
solchen Fällen aber, wo die Gase in Geisslerschen Röhren eingeschlossen sind, 
kann es wohl nicht zweifelhaft sein, dass durch Beimischungen das Potential- 
gefälle und die Temperatur geändert wird. 

Aach Hartley2) spricht sich für die Einwirkung anderer Moleceln aus: 
er will die im Kohlebogen auftretenden Banden, welche von Liveing und 

1) A. Schuster, The teachings of modern spectroscopy. Proc. Roy. Inst. 9. p. 505 (1881). 

2) W. N. Hartley, On variations observed in the spectra of carbon eiectrodes, and on 
the inflaence of one substance on the spectram of another. Proc. Roy. Soc. 55. p. 344— 
M9 fl894). 



252 

in den Bop^^- "^"^'^^^^ r^^^dttng von C und N her- 

^^^^ ,^^ ^s voB ^^ Qranbanden genannt werden, 

^"* ^ "^^ ^^^^j guersf^ ^^^^ und "^^'cf^den nicht erzeugt werden. Er 

^^^^^fgrtsßoi ^j^sseOf d» ^^-.jy'gi^nwärtig sein müsse, und meint^ 

^^ "^iTi^ ^^'^' ^^^! i^"^ ^%l ^^« Beeinflussung vor: die Kohle er- 

^ !^^bt sber f^J^^t ein ^'^^ ^er Anregung von Stickstoff. Har tley 

9 ^ l&g^l'^^den. ^^'' ^ispiele: die KnaUgasflamme zeigt bei 30 Minuten 

^t'Ofi^ ^^ ^ßjge ^^^^^jQji des Wasserdampfs. Wird aber etwas Schwefel 

^>/r/ n( g^ei ^ erscheinen neben Schwefelbanden weitere des 

\'^ jrjsmnt^ .^ u^ stark sind. Aehnlich scheint das Bandenspectrum von 

!^^ßsserdsBiP^ ^Idam das Wasserspectrum zu verstärken. 

g0grMesiutn "" ebenso das Cyanspectrum durch einen Einflnss des N auf 

-^^^^-n üßd ^*^» *^^^ Schwefel beeinflusse das Kohlespectrum. „S 

0lil^ ^ M^jj^'to eaualize the band spectrum, somewhat diminishing the in- 

sßß^ f the lines on the side of the bands next the heads, and strengthe- 

teDsi^y ^eaker lines on the more refrangible side." 

iiÖ>^ ^^^ Es haben sich somit eine ganze Anzahl von Beobachtern für die 
derlichkeit des Spectrums eines Elementes unter der Einwirkung anderer 
1 celn ausgesprochen, ohne eine chemische Einwirkung, d. h. eine Ver&nde- 
jes emittirenden Molecels, anzunehmen. Trotzdem halte ich diese An- 
ahme nicht für erwiesen: fast in allen angeführten Beispielen kann man auch 
andere Veränderungen entweder nachweisen oder vermuthen: sobald es sich 
um den Funken oder den Bogen handelt, kann durch Einführung einer neuen 
Substanz der Widerstand vergrössert oder verkleinert und dadurch die Tem- 
peratur geändert werden; es kann die Electricitätsleitung und damit das 
Leuchten einem Dampfe durch einen besser leitenden entzogen werden; es 
können reducirende oder oxydirende Atmosjphären geschaffen werden, welche 
chemisch einwirken; es können durch die Entwicklung erheblicher Dampf- 
mengen oder Einleitung von Gasen rein mechanisch andere Vertheilungen des 
emittirenden Dampfes in der Lichtquelle eintreten. *) Alle diese Veränderungen, 
welche ja übrigens von Liveing und De war selbst auch angeführt werden, 
können das Spectrum beeinflussen auf chemischem Wege oder durch Tempe- 
raturänderung. Wenn auch die Erklärung in manchen FäUen grosse Schwierig- 
keit machen dürfte, z. B. für die Linien des Magnesiums, die nur bei Gegen- 
wart von Natrium oder Kalium auftreten, so kann ich doch an einen weit- 
gehenden Einflnss fremder Moleceln aus dem Grunde nicht glauben, weil dann 
unsere Spectra noch viel veränderlicher sein müssten, als sie es in Wahrheit 
sind. Weiter hat die Erfahrung gelehrt, dass, je genauer ein Spectrum unter- 
sucht wird, desto mehr ein grosser Theil der Anfangs angenommenen Veränder- 
lichkeit verschwindet. Ich habe schon oben angeführt, dass Liveing und 

1) A. L. Foley, Are spectra. Phys. Review 6. p. 129—151 (1897). 

2) Siehe die analogen Ansfühningen von J. N. Lockyer, Chemistry of the snn, LondoiL 
bei MacmlUan & Co. 1887, p. 388 u. ff. 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 265 

De war Anfangs fanden, dass das Spectrum des Magnesiums sehr verschieden 
sei je nach der Art, wie es erzeugt wird; aber je genauer sie es untersuchten^ 
desto mehr fanden sie, dass sich schliesslich fast alle Linien unter allen Be- 
dingungen erzielen lassen, soweit es sich nicht um die Bildung von chemischen 
Verbindungen unter bestimmten Bedingungen handelt Oder nehmen wir bIb 
zweites Beispiel die Spectra der Alealien, welche sowohl sehr einfach als auch 
sehr genau bekannt sind. Mit Ausnahme der grösseren oder geringeren In- 
tensität der kleineren Wellenlängen, welche wohl nur durch die Temperatur 
bedingt ist, hat noch niemand Veränderungen des Spectrums beobachtet, die 
durch Gegenwart anderer Moleceln hervorgebracht wären. So glaube ich, 
wird auch in den übrigen Fällen, wo wir die Bedingungen für das Auftreten 
oder Verschwinden einzelner Linien noch nicht erkannt haben, sich später ein 
genügender Grund für die Erscheinung angeben lassen, ohne dass man zu der 
vorliegenden Hypothese greift. 

Ich will damit nicht behaupten, dass eine Beeinflussung unmöglich wäre; 
schon das früher angeführte Analogen der Saite spricht für die Möglichkeit. 
Namentlich die moderne Auffassung, dass wir es mit bewegten Ionen oder sich 
bewegenden Electronen zu thun haben, legt es sehr nahe, an eine gegen- 
seitige Beeinflussung durch electrodynamische Wirkung oder Induction zu den- 
ken. Es fragt sich nur, wie weit man diese Annahme ausdehnen soll, und da 
möchte ich sie so viel wie möglich beschränken. Ich glaube, dass jedes Molecel 
nur eine ganz beschränkte Anzahl verschiedener Wellenlängen emittiren kann, 
und dass diese im Allgemeinen, wenn die Anregung stark genug ist, d. h. die 
Temperatur hoch genug oder der Funke von passender Art, alle erscheinen, 
dass also im Wesentlichen das Spectrum nur von der Temperatur bedingt ist, 
indem durch sie in bescheidenen Grenzen Aenderungen der Intensität auf- 
treten. Ganz sicher aber halte ich es für ausgeschlossen, dass so fundamental 
verschiedene Schwingungen, wie sie den Linien- und Bandenspectren ent- 
sprechen, durch dasselbe Molecel erzeugt werden könnten je nach der Art der 
Anregung. 

180« Aus neuester Zeit ist eine sehr interessante Beobachtung von Crew*) 
zu erwähnen, welche gleichzeitig zeigt, wie vorsichtig man in der Erklärung 
der Spectralerscheinungen sein muss. Crew findet, dass wenn man den Bogen 
in Wasserstoff erzeugt, einzelne Metalllinien erheblich geschwächt werden, 
während andere ganz unverändert bleiben, wieder andere sich verstärken. 
Namentlich die Linien ändern sich, welche im Funkenspectrum desselben Metalls 
im Vergleich zum Bogen verstärkt werden. Crew untersucht so das Spec- 
tmm von Magnesium, Zink und Eisen ; bei letzterem treten eine ganze Anzahl 
neuer Linien auf. Die Anhänger der „Glockentheorie" werden geneigt sein 2), 

1) R Crew, On the arc-spectra of some metals as influenced by an atmosphere of hy- 
dragen. Astrophys. J. 12 p. 167--17j> (1900). 

2) Einen solchen Schlass ziehen z. B. 6. D. Liyeing and E. Dewar, Proc. Roy. Soc 
p. 203 (1881), wo sie sagen: „It is possible then that the atmosphere may, besides the re- 
it offers to the discharge, in some degree affect the yibratlons of the metallic particles.*' 



254 Kapitel IV. 

De war wohl zuerst entschieden als von einer Verbindung von C und N her- 
rührend erkannt worden sind und welche daher Cyanbanden genannt werden, 
nicht als solche gelten lassen, da sie von Cyaniden nicht erzeugt werden. Er 
giebt aber zu, dass zu ihrer Erzeugung N gegenwärtig sein müsse, und meint, 
es läge hier vielleicht ein solcher Fall von Beeinflussung vor: die Kohle er- 
zeuge die Banden, aber nur unter der Anregung von Stickstoff. Hartley 
giebt noch einige weitere Beispiele : die Enallgasflamme zeigt bei 30 Minuten 
Exposition nur zwei Banden des Wasserdampfs. Wird aber etwas Schwefel 
in die Flamme gebracht, so erscheinen neben Schwefelbanden weitere des 
Wasserdampfs, die sehr stark sind. Aehnlich scheint das Bandenspectrum von 
Magnesium und Calcium das Wasserspectrum zu verstärken. 

Foleyi) -vnll ebenso das Cyanspectrum durch einen Einfluss des N auf 
Kohle erklären, und sagt, auch Schwefel beeinflusse das Eohlespectrum. „8 
seemed to tend to equalize the band spectrum, somewhat diminishing the in- 
tensity of the lines on the side of the bands next the heads, and strengthe- 
ning the weaker lines on the more refrangible side." 

179« Es haben sich somit eine ganze Anzahl von Beobachtern für die 
Veränderlichkeit des Spectrums eines Elementes unter der Einwirkung anderer 
Moleceln ausgesprochen, ohne eine chemische Einwirkung^ d. h. eine Verände- 
rung des emittirenden Molecels, anzunehmen. Trotzdem halte ich diese An- 
nahme nicht für erwiesen: fast in allen angeführten Beispielen kann man auch 
andere Veränderungen entweder nachweisen oder vermuthen: sobald es sich 
um den Funken oder den Bogen handelt, kann durch Einführung einer neuen 
Substanz der Widerstand vergrössert oder verkleinert und dadurch die Tem- 
peratur geändert werden; es kann die Electricitätsleitung und damit das 
Leuchten einem Dampfe durch einen besser leitenden entzogen werden; es 
können reducirende oder oxydirende Atmosjphären geschaffen werden, welche 
chemisch einwirken; es können durch die Entwicklung erheblicher Dampf- 
mengen oder Einleitung von Gasen rein mechanisch andere Vertheilungen des 
emittirenden Dampfes in der Lichtquelle eintreten. ^) Alle diese Veränderungen, 
welche ja iibrigens von Liveing und De war selbst auch angeführt werden, 
können das Spectrum beeinflussen auf chemischem Wege oder durch Tempe- 
raturänderung. Wenn auch die Erklärung in manchen Fällen grosse Schwierig- 
keit machen dürfte, z. B. für die Linien des Magnesiums , die nur bei Gegen- 
wart von Natrium oder Kalium auftreten, so kann ich doch an einen ^weit- 
gehenden Einfluss fremder Moleceln aus dem Grunde nicht glauben, weil dann 
unsere Spectra noch viel veränderlicher sein mtissten, als sie es in Wahrbeit 
sind. Weiter hat die Erfahrung gelehrt, dass, je genauer ein Spectrum anter- 
sucht wird, desto mehr ein grosser Theil der Anfangs angenommenen Veränder- 
lichkeit verschwindet. Ich habe schon oben angeführt, dass Liveing und 

1) A. L. Foley, Are spectra. Phys. Review 6. p. 129—151 (1897). 

2) Siehe die analogen AnsfÜhrnngen von J. N. Lockyer, Chemistry of the san, fjoiidoB. 
bei Macmillan & Co. 1887, p. 388 u. ff. 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 255 

De war Anfangs fanden, dass das Spectrum des Magnesiums sehr verschieden 
sei je nach der Art, wie es erzeugt wird; aber je genauer sie es untersuchten, 
desto mehr fanden sie, dass sich schliesslich fast alle Linien unter allen Be- 
dingungen erzielen lassen, soweit es sich nicht um die Bildung von chemischen 
Verbindungen unter bestimmten Bedingungen handelt. Oder nehmen wir eAs 
zweites Beispiel die Spectra der Alealien, welche sowohl sehr einfach als auch 
sehr genau bekannt sind. Mit Ausnahme der grösseren oder geringeren In- 
tensität der kleineren Wellenlängen, welche wohl nur durch die Temperatur 
bedingt ist, hat noch niemand Veränderungen des Spectrums beobachtet, die 
durch Gegenwart anderer Moleceln hervorgebracht wären. So glaube ich, 
wird auch in den übrigen Fällen, wo wir die Bedingungen für das Auftreten 
oder Verschwinden einzelner Linien noch nicht erkannt haben, sich später ein 
genügender Grund für die Erscheinung angeben lassen, ohne dass man zu der 
vorliegenden Hypothese greift. 

Ich will damit nicht behaupten, dass eine Beeinflussung unmöglich wäre; 
schon das früher angeführte Analogen der Saite spricht für die Möglichkeit. 
Namentlich die moderne Auffassung, dass wir es mit bewegten Ionen oder sich 
bewegenden Electronen zu thun haben, legt es sehr nahe^ an eine gegen- 
seitige Beeinflussung durch electrodynamische Wirkung oder Induction zu den- 
ken. Es fragt sich nur, wie weit man diese Annahme ausdehnen soll, und da 
möchte ich sie so viel wie möglich beschränken. Ich glaube, dass jedes Molecel 
nur eine ganz beschränkte Anzahl verschiedener Wellenlängen emittiren kann, 
nnd dass diese im Allgemeinen, wenn die Anregung stark genug ist, d. h. die 
Temperatur hoch genug oder der Funke von passender Art, alle erscheinen, 
dass also im Wesentlichen das Spectrum nur von der Temperatur bedingt ist, 
indem durch sie in bescheidenen Grenzen Aenderungen der Intensität auf- 
treten. Ganz sicher aber halte ich es für ausgeschlossen, dass so fundamental 
verschiedene Schwingungen, wie sie den Linien- und Bandenspectren ent- 
sprechen, durch dasselbe Molecel erzeugt werden könnten je nach der Art der 
Anregung. 

180« Aus neuester Zeit ist eine sehr interessante Beobachtung von Crew*) 
zu erwähnen, welche gleichzeitig zeigt, wie vorsichtig man in der Erklärung 
der Spectralerscheinungen sein muss. Crew findet, dass wenn man den Bogen 
in Wasserstoff erzeugt, einzelne Metalllinien erheblich geschwächt werden, 
während andere ganz unverändert bleiben, wieder andere sich verstärken. 
Namentlich die Linien ändern sich, welche im Funkenspectrum desselben Metalls 
im Vergleich zum Bogen verstärkt werden. Crew untersucht so das Spec- 
tmm von Magnesium, Zink und Eisen ; bei letzterem treten eine ganze Anzahl 
nener Linien auf Die Anhänger der „Glockentheorie" werden geneigt sein 2), 

1) H. Crew, On the arc-spectra of some metals as influenced by an atmosphere of hy- 
diog^en. Afltrophys. J. 12 p. 167—175 (1900). 

2) Einen solchen Schlass ziehen z. B. 6. D. Liveing and E. De war, Proc. Roy. Soc 
p. 203 (1881), wo sie sagen: „It is poesible then that the atmosphere may, besides the re- 
it ofGers to the discharge, in some degree affect the yibrations of the metallic partides.*' 



254 Kapitel IV. 

De war wohl zuerst entschieden als von einer Verbindung von C und N her- 
rührend erkannt worden sind und welche daher Cyanbanden genannt werden, 
nicht als solche gelten lassen, da sie von Cyaniden nicht erzeugt werden. Er 
giebt aber zu, dass zu ihrer Erzeugung N gegenwärtig sein müsse, und meint, 
es läge hier vielleicht ein solcher Fall von Beeinflussung vor: die Kohle er- 
zeuge die Banden, aber nur unter der Anregung von StickstolF. Hartley 
giebt noch einige weitere Beispiele : die Enallgasflamme zeigt bei 30 Minuten 
Exposition nur zwei Banden des Wasserdampfs. Wird aber etwas Schwefel 
in die Flamme gebracht, so erscheinen neben Schwefelbanden weitere des 
Wasserdampfs, die sehr stark sind. Aehnlich scheint das Bandenspectrum von 
Magnesium und Calcium das Wasserspectrum zu verstärken. 

Foleyi) -vnll ebenso das Cyanspectrum durch einen Einfluss des N auf 
Kohle erklären, und sagt, auch Schwefel beeinflusse das Kohlespectrum. „S 
seemed to tend to equalize the band spectrum, somewhat diminishing the in- 
tensity of the lines on the side of the bands next the heads, and strengthe- 
ning the weaker lines on the more refrangible side." 

179« Es haben sich somit eine ganze Anzahl von Beobachtern für die 
Veränderlichkeit des Spectrums eines Elementes unter der Einwirkung anderer 
Moleceln ausgesprochen, ohne eine chemische Einwirkung^ d. h. eine Verände- 
rung des emittirenden Molecels, anzunehmen. Trotzdem halte ich diese An- 
nahme nicht für erwiesen: fast in allen angeführten Beispielen kann man auch 
andere Veränderungen entweder nachweisen oder vermuthen: sobald es sich 
um den Funken oder den Bogen handelt, kann durch Einführung einer neuen 
Substanz der Widerstand vergrössert oder verkleinert und dadurch die Tem- 
peratur geändert werden; es kann die Electricitätsleitung und damit das 
Leuchten einem Dampfe durch einen besser leitenden entzogen werden; es 
können reducirende oder oxydirende Atmosphären geschaflEen werden, welche 
chemisch einwirken; es können durch die Entwicklung erheblicher Dampf- 
mengen oder Einleitung von Gasen rein mechanisch andere Vertheilungen des 
emittirenden Dampfes in der Lichtquelle eintreten. ^) Alle diese Veränderungen^ 
welche ja übrigens von Liveing und De war selbst auch angeführt werden, 
können das Spectrum beeinflussen auf chemischem Wege oder durch Tempe« 
raturänderung. Wenn auch die Erklärung in manchen Fällen grosse Schwierig- 
keit machen dürfte, z. B. für die Linien des Magnesiums, die nur bei Gegen- 
wart von Natrium oder Kalium auftreten , so kann ich doch an einen weit- 
gehenden Einfluss fremder Moleceln aus dem Grunde nicht glauben, weil dann 
unsere Spectra noch viel veränderlicher sein müssten, als sie es in Wahrheit 
sind. Weiter hat die Erfahrung gelehrt, dass, je genauer ein Spectrum unter- 
sucht wird, desto mehr ein grosser Theil der Anfangs angenommenen Veränder- 
lichkeit verschwindet. Ich habe schon oben angeführt, dass Liveing und 

1) A. L. Foley, Are spectra. Phys. Review 6. p. 129—151 (1897). 

2) Siehe die analogen AnsfÜhrnngen yon J. N. Lockyer, Chemistry of the snn, London 
bei Macmillan & Co. 1887, p. 888 u. ff. 



VeTbindnngsspectTa. Mehrfache Spectra. 255 

Dewar Anfangs fanden, dass das Spectram des Magnesiums sehr verschieden 
sei je nach der Art, wie es erzeugt wird; aber je genauer sie es untersuchten, 
desto mehr fanden sie, dass sich schliesslich fast alle Linien unter allen Be- 
dingungen erzielen lassen, soweit es sich nicht um die Bildung von chemischen 
Verbindungen unter bestimmten Bedingungen handelt. Oder nehmen wir als 
zweites Beispiel die Spectra der Alealien, welche sowohl sehr einfach als auch 
sehr genau bekannt sind. Mit Ausnahme der grösseren oder geringeren In- 
tensität der kleineren Wellenlängen, welche wohl nur durch die Temperatur 
bedingt ist, hat noch niemand Veränderungen des Spectrums beobachtet, die 
durch Gegenwart anderer Moleceln hervorgebracht wären. So glaube ich, 
wird auch in den übrigen Fällen, wo wir die Bedingungen für das Auftreten 
oder Verschwinden einzelner Linien noch nicht erkannt haben, sich später ein 
genügender Grund für die Erscheinung angeben lassen, ohne dass man zu der 
vorliegenden Hypothese greift. 

Ich will damit nicht behaupten, dass eine Beeinflussung unmöglich wäre; 
schon das früher angeführte Analogon der Saite spricht für die Möglichkeit. 
Namentlich die moderne Auffassung, dass wir es mit bewegten Ionen oder sich 
bewegenden Electronen zu thun haben, legt es sehr nahe, an eine gegen- 
seitige Beeinflussung durch electrodynamische Wirkung oder Induction zu den- 
ken. Es fragt sich nur, wie weit man diese Annahme ausdehnen soll, und da 
möchte ich sie so viel wie möglich beschränken. Ich glaube, dass jedes Molecel 
nur eine ganz beschränkte Anzahl verschiedener Wellenlängen emittiren kann, 
and dass diese im Allgemeinen, wenn die Anregung stark genug ist, d. h. die 
Temperatur hoch genug oder der Funke von passender Art, alle erscheinen, 
dass also im Wesentlichen das Spectrum nur von der Temperatur bedingt ist, 
indem durch sie in bescheidenen Grenzen Aenderungen der Intensität auf- 
treten. Ganz sicher aber halte ich es für ausgeschlossen, dass so fundamental 
verschiedene Schwingungen, wie sie den Linien- und Bandenspectren ent- 
sprechen, durch dasselbe Molecel erzeugt werden könnten je nach der Art der 
Anregung. 

180. Aus neuester Zeit ist eine sehr interessante Beobachtung von Crew^) 
zu erwähnen, welche gleichzeitig zeigt, wie vorsichtig man in der Erklärung 
der Spectralerscheinungen sein muss. Crew findet, dass wenn man den Bogen 
in Wasserstoff erzeugt, einzelne Metalllinien erheblich geschwächt werden, 
während andere ganz unverändert bleiben, wieder andere sich verstärken. 
Namentlich die Linien ändern sich, welche im Funkenspectrum desselben Metalls 
im Vergleich zum Bogen verstärkt werden. Crew untersucht so das Spec- 
tnun von Magnesium, Zink und Eisen ; bei letzterem treten eine ganze Anzahl 
neuer Linien auf. Die Anhänger der „Glockentheorie" werden geneigt sein 2), 

1) H. Crew, On the arc-spectra of some metals as influenced by an atmosphere of hy- 
dxogeiL, Astrophys. J. 12 p. 167— 17i> (1900). 

2) Einen solchen Schlass ziehen z.B. 6. D. Liveing and E. Dewar, Proc. Roy. Soc 
p» 203 (1881), wo de sagen: „It ja possible then that the atmosphere may, besides the re- 
it ofGers to the discharge, in some degree affect the yibrations of the metallic particles." 



254 Kapitel IV. 

De war wohl zuerst entschieden als von einer Verbindung von C und N her- 
rührend erkannt worden sind und welche daher Cyanbanden genannt werden» 
nicht als solche gelten lassen, da sie von Cyaniden nicht erzeugt werden. Er 
giebt aber zu, dass zu ihrer Erzeugung N gegenwärtig sein müsse, und meinte 
es läge hier vielleicht ein solcher Fall von Beeinflussung vor: die Kohle er- 
zeuge die Banden, aber nur unter der Anregung von Stickstoff. Hartley 
giebt noch einige weitere Beispiele : die Enallgasflamme zeigt bei 30 Minuten 
Exposition nur zwei Banden des Wasserdampfs. Wird aber etwas Schwefel 
in die Flamme gebracht, so erscheinen neben Schwefelbanden weitere des 
Wasserdampfs, die sehr stark sind. Aehnlich scheint das Bandenspectrum von 
Magnesium und Calcium das Wasserspectrum zu verstärken. 

Foleyi) -vnll ebenso das Cyanspectrum durch einen Einfluss des N auf 
Kohle erklären, und sagt, auch Schwefel beeinflusse das Eohlespectrum. „S 
seemed to tend to equalize the band spectrum, somewhat diminishing the in- 
tensity of the lines on the side of the bands next the heads, and strengthe- 
ning the weaker lines on the more refrangible side." 

179« Es haben sich somit eine ganze Anzahl von Beobachtern für die 
Veränderlichkeit des Spectrums eines Elementes unter der Einwirkung anderer 
Moleceln ausgesprochen, ohne eine chemische Einwirkung, d. h. eine Verände- 
rung des emittirenden Molecels, anzunehmen. Trotzdem halte ich diese An- 
nahme nicht für erwiesen : fast in allen angeführten Beispielen kann man auch 
andere Veränderungen entweder nachweisen oder vermuthen: sobald es sich 
um den Funken oder den Bogen handelt, kann durch Einführung einer neuen 
Substanz der Widerstand vergrössert oder verkleinert und dadurch die Tem- 
peratur geändert werden; es kann die Electricitätsleitung und damit das 
Leuchten einem Dampfe durch einen besser leitenden entzogen werden; es 
können reducirende oder oxydirende Atmosjphären geschaffen werden, welche 
chemisch einwirken; es können durch die Entwicklung erheblicher Dampf- 
mengen oder Einleitung von Gasen rein mechanisch andere Vertheilungen des 
emittirenden Dampfes in der Lichtquelle eintreten. *) Alle diese Veränderungen, 
welche ja übrigens von Liveing und De war selbst auch angeführt werden, 
können das Spectrum beeinflussen auf chemischem Wege oder durch Tempe- 
raturänderung. Wenn auch die Erklärung in manchen Fällen grosse Schwierig- 
keit machen dürfte, z. B. fQr die Linien des Magnesiums, die nur bei Gegen- 
wart von Natrium oder Kalium auftreten , so kann ich doch an einen weit- 
gehenden Einfluss fremder Moleceln aus dem Grunde nicht glauben, weil dann 
unsere Spectra noch viel veränderlicher sein müssten, als sie es in Wahrheit 
sind. Weiter hat die Erfahrung gelehrt, dass, je genauer ein Spectrum unter- 
sucht wird, desto mehr ein grosser Theil der Anfangs angenommenen Veränder- 
lichkeit verschwindet. Ich habe schon oben angeführt, dass Liveing und 

1) A. L. Foley, Are spectra. Phys. Review 6. p. 129—151 (1897). 

2) Siehe die analogen Ausführungen von J. N. Lockyer, Chemistry of the sun, London 
bei Macmillan & Co. 1887, p. 388 u. ff. 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 265 

De war Anfangs fanden, dass das Spectrum des Magnesiums sehr verschieden 
sei je nach der Art, wie es erzeugt wird; aber je genauer sie es untersuchten, 
desto mehr fanden sie, dass sich schliesslich fast alle Linien unter allen Be- 
dingungen erzielen lassen, soweit es sich nicht um die Bildung von chemischen 
Verbindungen unter bestimmten Bedingungen handelt. Oder nehmen wir als 
zweites Beispiel die Spectra der Alealien, welche sowohl sehr einfach als auch 
sehr genau bekannt sind. Mit Ausnahme der grösseren oder geringeren In- 
tensität der kleineren Wellenlängen, welche wohl nur durch die Temperatur 
bedingt ist, hat noch niemand Veränderungen des Spectrums beobachtet, die 
durch Gegenwart anderer Moleceln hervorgebracht wären. So glaube ich, 
wird auch in den übrigen Fällen, wo wir die Bedingungen für das Auftreten 
oder Verschwinden einzelner Linien noch nicht erkannt haben, sich später ein 
genügender Grund für die Erscheinung angeben lassen, ohne dass man zu der 
vorliegenden Hypothese greift. 

Ich will damit nicht behaupten, dass eine Beeinflussung unmöglich wäre; 
schon das früher angeführte Analogen der Saite spricht für die Möglichkeit. 
Namentlich die moderne Auffassung, dass wir es mit bewegten Ionen oder sich 
bewegenden Electronen zu thun haben, legt es sehr nahe, an eine gegen- 
seitige Beeinflussung durch electrodynamische Wirkung oder Induction zu den- 
ken. Es fragt sich nur, wie weit man diese Annahme ausdehnen soll, und da 
möchte ich sie so viel wie möglich beschränken. Ich glaube, dass jedes Molecel 
nur eine ganz beschränkte Anzahl verschiedener Wellenlängen emittiren kann, 
and dass diese im Allgemeinen, wenn die Anregung stark genug ist, d. h. die 
Temperatur hoch genug oder der Funke von passender Art, alle erscheinen, 
dass also im Wesentlichen das Spectrum nur von der Temperatur bedingt ist, 
indem durch sie in bescheidenen Grenzen Aenderungen der Intensität auf- 
treten. Ganz sicher aber halte ich es für ausgeschlossen, dass so fundamental 
verschiedene Schwingungen, wie sie den Linien- und Bandenspectren ent- 
sprechen, durch dasselbe Molecel erzeugt werden könnten je nach der Art der 
Anregung. 

180. Aus neuester Zeit ist eine sehr interessante Beobachtung von Crew*) 
zu erwähnen, welche gleichzeitig zeigt, wie vorsichtig man in der Erklärung 
der Spectralerscheinungen sein muss. Crew findet, dass wenn man den Bogen 
in Wasserstoff erzeugt, einzelne Metalllinien erheblich geschwächt werden, 
wälirend andere ganz unverändert bleiben, wieder andere sich verstärken. 
Namentlich die Linien ändern sich, welche im Funkenspectrum desselben Metalls 
im Vergleich zum Bogen verstärkt werden. Crew untersucht so das Spec- 
tnun von Magnesium, Zink und Eisen ; bei letzterem treten eine ganze Anzahl 
neuer Linien auf. Die Anhänger der „Glockentheorie" werden geneigt sein 2), 

1) H. Crew, On the arc-spectra of some metals as influenced by an atmosphere of hj- 
dxogeJL, Astrophys. J. 12 p. 167—175 (1900). 

2) Einen solchen Schloss ziehen z. B. 6. D. Liyeing and E. De war, Proc. Roy. Soc 
p. 203 (1881), wo sie sagen: „It ja possible then that the atmosphere may, besides the re- 
it ofEers to the discharge, in some degree affect the yibrations of the metallic particies." 



254 Kapitel IV. 

De war wohl zuerst entschieden als von einer Verbindung von C und N her- 
rfihrend erkannt worden sind und welche daher Cyanbanden genannt werden, 
nicht als solche gelten lassen, da sie von Cyaniden nicht erzeugt werden. Er 
giebt aber zu, dass zu ihrer Erzeugung N gegenwärtig sein müsse, und meint, 
es läge hier vielleicht ein solcher Fall von Beeinflussung vor: die Kohle er- 
zeuge die Banden, aber nur unter der Anregung von Stickstolf. Hartley 
giebt noch einige weitere Beispiele : die Enallgasflamme zeigt bei 30 Minuten 
Exposition nur zwei Banden des Wasserdampfs. Wird aber etwas Schwefel 
in die Flamme gebracht, so erscheinen neben Schwefelbanden weitere des 
Wasserdampfs, die sehr stark sind. Aehnlich scheint das Bandenspectrum von 
Magnesium und Calcium das Wasserspectrum zu verstärken. 

Foleyi) -vnll ebenso das Cyanspectrum durch einen Einfluss des N auf 
Kohle erklären, und sagt, auch Schwefel beeinflusse das Kohlespectrum. „S 
seemed to tend to equalize the band spectrum, somewhat diminishing the in- 
tensity of the lines on the side of the bands next the heads, and strengthe- 
ning the weaker lines on the more refrangible side." 

179« Es haben sich somit eine ganze Anzahl von Beobachtern für die 
Veränderlichkeit des Spectrums eines Elementes unter der Einwirkung anderer 
Moleceln ausgesprochen, ohne eine chemische Einwirkung, d. h. eine Verände- 
rung des emittirenden Molecels, anzunehmen. Trotzdem halte ich diese An- 
nahme nicht für erwiesen: fast in allen angeführten Beispielen kann man auch 
andere Veränderungen entweder nachweisen oder vermuthen: sobald es sich 
um den Funken oder den Bogen handelt, kann durch Einfuhrung einer neuen 
Substanz der Widerstand vergrössert oder verkleinert und dadurch die Tem- 
peratur geändert werden; es kann die Electricitätsleitung und damit das 
Leuchten einem Dampfe durch einen besser leitenden entzogen werden; es 
können reducirende oder oxydirende Atmosphären geschaffen werden, welche 
chemisch einwirken; es können durch die Entwicklung erheblicher Dampf- 
mengen oder Einleitung von Gasen rein mechanisch andere Vertheilungen des 
emittirenden Dampfes in der Lichtquelle eintreten. ^) Alle diese Veränderungen, 
welche ja übrigens von Liveing und De war selbst auch angeführt werden, 
können das Spectrum beeinflussen auf chemischem Wege oder durch Tempe- 
raturänderung. Wenn auch die Erklärung in manchen Fällen grosse Schwierig- 
keit machen dürfte, z. B. fiir die Linien des Magnesiums , die nur bei Gegen- 
wart von Natrium oder Kalium auftreten, so kann ich doch an einen weit- 
gehenden Einfluss fremder Moleceln aus dem Grunde nicht glauben, weil dann 
unsere Spectra noch viel veränderlicher sein müssten, als sie es in Wahrheit, 
sind. Weiter hat die Erfahrung gelehrt, dass, je genauer ein Spectrum unter- 
sucht wird, desto mehr ein grosser Theil der Anfangs angenommenen Veränder- 
lichkeit verschwindet. Ich habe schon oben angeführt, dass Liveing and. 

1) A. L. Foley, Are spectra. Phys. Review 5. p. 129—151 (1897). 

2) Siehe die analogen Ansführnngen yon J. N. Lockyer, Chemistry of the snn, Loi&doB 
bei Macmillan & Co. 1887, p. 388 u. ff. 



Verbindnngsspectra. Mehrfache Spectra. 265 

Dewar Anfangs fanden, dass das Spectrum des Magnesiums sehr verschieden 
sei je nach der Art, wie es erzeugt wird; aber je genauer sie es untersuchten, 
desto mehr fanden sie, dass sich schliesslich fast alle Linien unter allen Be- 
dingungen erzielen lassen, soweit es sich nicht um die Bildung von chemischen 
Verbindungen unter bestimmten Bedingungen handelt. Oder nehmen wir jds 
zweites Beispiel die Spectra der Alealien, welche sowohl sehr einfach als auch 
sehr genau bekannt sind. Mit Ausnahme der grösseren oder geringeren In- 
tensität der kleineren Wellenlängen, welche wohl nur durch die Temperatur 
bedingt ist, hat noch niemand Veränderungen des Spectrums beobachtet, die 
durch Gegenwart anderer Moleceln hervorgebracht wären. So glaube ich, 
wird auch in den übrigen Fällen, wo wir die Bedingungen für das Auftreten 
oder Verschwinden einzelner Linien noch nicht erkannt haben, sich später ein 
genügender Grund für die Erscheinung angeben lassen, ohne dass man zu der 
vorliegenden Hypothese greift. 

Ich will damit nicht behaupten, dass eine Beeinflussung unmöglich wäre; 
schon das früher angeführte Analogon der Saite spricht für die Möglichkeit. 
Namentlich die moderne Auffassung, dass wir es mit bewegten Ionen oder sich 
bewegenden Electronen zu thun haben, legt es sehr nahe, an eine gegen- 
seitige Beeinflussung durch electrodynamische Wirkung oder Induction zu den- 
ken. Es fragt sich nur, wie weit man diese Annahme ausdehnen soll, und da 
möchte ich sie so viel wie möglich beschränken. Ich glaube, dass jedes Molecel 
nur eine ganz beschränkte Anzahl verschiedener Wellenlängen emittiren kann, 
ond dass diese im Allgemeinen, wenn die Anregung stark genug ist, d. h. die 
Temperatur hoch genug oder der Funke von passender Art, alle erscheinen, 
dass also im Wesentlichen das Spectrum nur von der Temperatur bedingt ist, 
indem durch sie in bescheidenen Grenzen Aenderungen der Intensität auf- 
treten. Ganz sicher aber halte ich es für ausgeschlossen, dass so fundamental 
verschiedene Schwingungen, wie sie den Linien- und Bandenspectren ent- 
sprechen, durch dasselbe Molecel erzeugt werden könnten je nach der Art der 
Anregung. 

180. Aus neuester Zeit ist eine sehr interessante Beobachtung von Crew*) 
zu erwähnen, welche gleichzeitig zeigt, wie vorsichtig man in der Erklärung 
der Spectralerscheinungen sein muss. Crew findet, dass wenn man den Bogen 
in Wasserstoff erzeugt, einzelne Metalllinien erheblich geschwächt werden, 
während andere ganz unverändert bleiben, wieder andere sich verstärken. 
Namentlich die Linien ändern sich, welche im Funkenspectrum desselben Metalls 
im Vergleich zum Bogen verstärkt werden. Crew untersucht so das Spec- 
tmm von Magnesium, Zink und Eisen ; bei letzterem treten eine ganze Anzahl 
neuer Linien auf. Die Anhänger der „Glockentheorie" werden geneigt sein 2), 

1) H. Crew, On the arc-spectra of some metals as influenced by an atmosphere of hy- 
dxogen^ Astrophys. J. 12 p. 167—175 (1900). 

2) Einen solchen Schloss ziehen z. B. 6. D. Liveing and E. Dewar, Proc. Roy. Soc. 
p. 203 (1881), wo sie sagen: ^I^ i^ possible then that the atmosphere may, besides the re- 
it often to the discharge, in some degree affect the yibrations of the metallic particles." 



254 Kapitel IV. 

De war wohl zuerst entschieden als von einer Verbindung von C und N her- 
rührend erkannt worden sind und welche daher Cyanbanden genannt werden^ 
nicht als solche gelten lassen, da sie von Cyaniden nicht erzeugt werden. Er 
giebt aber zu, dass zu ihrer Erzeugung N gegenwärtig sein müsse, und meint, 
es läge hier vielleicht ein solcher Fall von Beeinflussung vor: die Kohle er- 
zeuge die Banden, aber nur unter der Anregung von Stickstoff. Hartley 
giebt noch einige weitere Beispiele : die Enallgasflamme zeigt bei 30 Minuten 
Exposition nur zwei Banden des Wasserdampfs. Wird aber etwas Schwefel 
in die Flamme gebracht, so erscheinen neben Schwefelbanden weitere des 
Wasserdampfs, die sehr stark sind. Aehnlich scheint das Bandenspectrum von 
Magnesium und Calcium das Wasserspectrum zu verstärken. 

Foleyi) will ebenso das Cyanspectrum durch einen Einfluss des N auf 
Kohle erklären, und sagt, auch Schwefel beeinflusse das Kohlespectrum. „S 
seemed to tend to equalize the band spectrum, somewhat diminishing the in- 
tensity of the lines on the side of the bands next the heads, and strengthe- 
ning the weaker lines on the more refrangible side." 

179« Es haben sich somit eine ganze Anzahl von Beobachtern für die 
Veränderlichkeit des Spectrums eines Elementes unter der Einwirkung anderer 
Moleceln ausgesprochen, ohne eine chemische Einwirkung, d. h. eine Verände- 
rung des emittirenden Molecels, anzunehmen. Trotzdem halte ich diese An- 
nahme nicht für erwiesen : fast in allen angeführten Beispielen kann man auch 
andere Veränderungen entweder nachweisen oder vermuthen: sobald es sich 
um den Funken oder den Bogen handelt, kann durch Einführung einer neuen 
Substanz der Widerstand vergrössert oder verkleinert und dadurch die Tem- 
peratur geändert werden; es kann die Electricitätsleitung und damit das 
Leuchten einem Dampfe durch einen besser leitenden entzogen werden; es 
können reducirende oder oxydirende Atmosphären geschaffen werden, welche 
chemisch einwirken; es können durch die Entwicklung erheblicher Dampf- 
mengen oder Einleitung von Gasen rein mechanisch andere Vertheilungen des 
emittirenden Dampfes in der Lichtquelle eintreten. ^) Alle diese Veränderungen, 
welche ja übrigens von Liveing und De war selbst auch angeführt werden, 
können das Spectrum beeinflussen auf chemischem Wege oder durch Tempe- 
raturänderung. Wenn auch die Erklärung in manchen Fällen grosse Schwierig- 
keit machen dürfte, z. B. für die Linien des Magnesiums , die nur bei Gegen- 
wart von Natrium oder Kalium auftreten , so kann ich doch an einen weit- 
gehenden Einfluss fremder Moleceln aus dem Grunde nicht glauben, weil dann 
unsere Spectra noch viel veränderlicher sein müssten, als sie es in Wahrheit 
sind. Weiter hat die Erfahrung gelehrt, dass, je genauer ein Spectrum unter- 
sucht wird, desto mehr ein grosser Theil der Anfangs angenommenen Veränder- 
lichkeit verschwindet. Ich habe schon oben angeführt, dass Liveing und 

1) A. L. Foley, Are spectra. Phys. Review 6. p. 129—151 (1897). 

2) Siehe die analogen Ansführnngen von J. N. Lockyer, Chemistry of the sun, London, 
bei Macmillan & Co. 1887, p. 388 u. ff. 



VerbindTingsspectra. Mehrfache Spectra. 255 

De war Anfangs fanden, dass das Spectrnm des Magnesiums sehr verschieden 
sei je nach der Art, wie es erzeugt wird; aber je genauer sie es untersuchten, 
desto mehr fanden sie, dass sich schliesslich fast alle Linien unter allen Be- 
dingungen erzielen lassen, soweit es sich nicht um die Bildung von chemischen 
Verbindungen unter bestimmten Bedingungen handelt. Oder nehmen wir als 
zweites Beispiel die Spectra der Alealien, welche sowohl sehr einfach als auch 
sehr genau bekannt sind. Mit Ausnahme der grösseren oder geringeren In- 
tensität der kleineren Wellenlängen, welche wohl nur durch die Temperatur 
bedingt ist, hat noch niemand Veränderungen des Spectrums beobachtet, die 
durch Gegenwart anderer Moleceln hervorgebracht wären. So glaube ich, 
wird auch in den übrigen Fällen, wo wir die Bedingungen für das Auftreten 
oder Verschwinden einzelner Linien noch nicht erkannt haben, sich später ein 
genügender Grund für die Erscheinung angeben lassen, ohne dass man zu der 
vorliegenden Hypothese greift. 

Ich will damit nicht behaupten, dass eine Beeinflussung unmöglich wäre; 
schon das früher angeführte Analogen der Saite spricht für die Möglichkeit. 
Namentlich die moderne Auffassung, dass wir es mit bewegten Ionen oder sich 
bewegenden Electronen zu thun haben, legt es sehr nahe^ an eine gegen- 
seitige Beeinflussung durch electrodynamische Wirkung oder Induction zu den- 
ken. Es fragt sich nur, wie weit man diese Annahme ausdehnen soll, und da 
möchte ich sie so viel wie möglich beschränken. Ich glaube, dass jedes Molecel 
nur eine ganz beschränkte Anzahl verschiedener Wellenlängen emittiren kann, 
and dass diese im Allgemeinen, wenn die Anregung stark genug ist, d. h. die 
Temperatur hoch genug oder der Funke von passender Art, alle erscheinen, 
dass also im Wesentlichen das Spectrum nur von der Temperatur bedingt ist, 
indem durch sie in bescheidenen Grenzen Aenderungen der Intensität auf- 
treten. Ganz sicher aber halte ich es für ausgeschlossen, dass so fundamental 
verschiedene Schwingungen, wie sie den Linien- und Bandenspectren ent- 
sprechen, durch dasselbe Molecel erzeugt werden könnten je nach der Art der 
Anregung. 

180. Aus neuester Zeit ist eine sehr interessante Beobachtung von Crew*) 
zu erwähnen, welche gleichzeitig zeigt, wie vorsichtig man in der Erklärung 
der Spectralerscheinungen sein muss. Crew findet, dass wenn man den Bogen 
in Wasserstoff erzeugt, einzelne Metalllinien erheblich geschwächt werden, 
wahrend andere ganz unverändert bleiben, wieder andere sich verstärken. 
Namentlich die Linien ändern sich, welche im Funkenspectrum desselben Metalls 
im Vergleich zum Bogen verstärkt werden. Crew untersucht so das Spec- 
trnm von Magnesium, Zink und Eisen ; bei letzterem treten eine ganze Anzahl 
neuer Linien auf. Die Anhänger der „Glockentheorie" werden geneigt sein 2), 

1) H. Crew, On the arc-spectra of some metals as influenced by an atmosphere of hy- 
dro^en. Astrophys. J. 12 p. 167—175 (1900). 

2) Einen solchen Schlnss ziehen z. B. 6. D. Liyeing and E. Dewar, Proc. Roy. Soc 
p. 203 (1881), wo sie sagen: „It ja possible then that the atmosphere may, besides the re- 
it ofGers to the discharge, in some degree affect the yibrations of the metallic particles.*' 



256 Kapitel IV. 

in dieser Beobachtung eine gute Bestätigung ihrer Ansicht zu finden; aber 
zum Theil dieselbe Wirkung erhält man nach Hemsalech und Schenk 
(§ 118) im Funkenspectrum durch Einschalten einer Selbstinduction, d. h. durch 
Veränderung der electrischen Einwirkung. Dabei werden viele für den 
Funken characteristische Linien beseitigt. In diesem letzten Fall wissen wir, 
dass nur die veränderte Entladung, die Entstehung schwach gedämpfter lang- 
samer electrischer Schwingungen das Spectrum ändert; werden wir nicht 
zweckmässig annehmen, dass auch bei Crews Versuchen direct die Vor- 
gänge im Bogen und erst dadurch indirect das Spectrum verändert sind, auch 
wenn wir nicht wissen, was sich im Bogen geändert hat?0 

c) Dissociationstheorie. 

181. Sowohl die Annahmen von Zöllner und Wüllner, als auch die 
Theorie der molecularen Stosse betrachten das Molecel als unveränderlich. 
Aber sie sind beide nicht im Stande, die grösseren Veränderungen im Lichte, 
welches von demselben chemischen Elemente unter verschiedenen Bedingungen 
emittirt wird, zu erklären, während sie wohl über kleinere Veränderungen, 
die ausschliesslich die Intensitätsverhältnisse betreffen, Auskunft geben können. 
Man muss sich daher nach einer weiteren Theorie umsehen, welche Verände- 
rungen des Molecels oder seiner Theile, der Atome, annimmt. Diese Disso- 
ciationstheorie ist vor allem von Lockyer verfochten worden; der grössere 
Theil seiner zahllosen spectroscopischen Arbeiten und Bücher aus den letzten 
25 Jahren verfolgt das Ziel, die Dissociation der Elemente bei Laboratoriums- 
versuchen und in den Himmelskörpern nachzuweisen und alle Veränderungen 
der Spectra darauf zurückzuführen. Lockyer hat im Ganzen sehr wenig 
Anhänger seiner Anschauungen gefunden; das liegt wahrscheinlich besonders 
daran, dass neben den zahllosen Versuchen, welche er als Stütze heranzieht, 
sich eine nicht geringe Anzahl von Schlüssen befindet, welche in der That un- 
haltbar sind, welche theils durch die zur Zeit ihrer Aufstellung ungenügenden 
Kenntnisse, zum Theil durch zweifellos falsche Deutung der Beobachtungen 
sich erklären lassen. So haben seine Gegner meist leichtes Spiel gegen einen 
beträchtlichen Theil seiner Gründe gehabt, und dabei ist dann übersehen wor- 
den, dass einzelne andere Erscheinungen sich seiner Erklärung vortreflFlich an- 
passten und auf andere Weise sich sehr schwer oder gar nicht verstehen 
Hessen. Ganz besonders in neuerer Zeit haben sich viele Erscheinungen ge- 
funden, welche nach meiner Meinung unzweifelhaft auf eine sehr gi'osse Ver- 
änderlichkeit des Molecularbaues schliessen lassen, und der Lockyer sehen 
Theorie, wenn auch vielleicht nicht in dem Umfange, wie Lockyer es an- 
nimmt, einen hohen Grad von Wahrscheinlichkeit geben. Auf jeden Fall 
scheint mir, dass die Wissenschaft es dankbar anerkennen sollte, dass Lo cky e r 



1) Eine ausführliche Discnssion der mögliclien Aenderniigen und einen Versnch, die 
verschiedenen Wirkungen zu trennen, findet man bei 0. H. Basqnin, The spectrum of by- 
drogen given by the metaUic arc of tin, copper, silver, etc. Astrophys. J. 14. p»l — 16 (I90l>. 



Verbindnngsspectra. Mehrfache Spectra. 257 

mit unermüdlicher Energie auf immer neue Weise Beobachtungsmaterial her- 
beigeschafft hat; wenn auch ein Theil davon sich nicht bewährt hat, so bleibt 
genug des WerthvoUen übrig für die Arbeit eines Menschenlebens. 

182. Dass die grösste Veränderung, welche wir im Spectrum eines Ele- 
mentes beobachten, der Uebergang vom Bandenspectrum zum Linienspectrum, 
nur durch eine Veränderung im Molecel erklärt werden könne, haben P lücker 
und Hittorf als selbstverständlich betrachtet, wenn sie auch freilich annehmen, 
die Aenderung bestehe nur in einer anderen Anordnung der Atome. Aber 
schon Ängström und Thal6n, nachdem sie die Idee fallen gelassen haben, 
die Bandenspectra rührten immer von Verbindungen her, setzen dafttr allo- 
trope Modificationen, und führen als Beispiel Sauerstoff und Ozon an, also einen 
Fall, in welchem das Molecel eine verschiedene Anzahl von Atomen enthält. 

Die Ansicht, das Linien- und das Bandenspectrum seien ganz verschie- 
den, ist, soviel mir bekannt ausschliesslich von Wüllner bekämpft worden. 
Aber der Unterschied zwischen den beiden Arten von Spectren ist so in die 
Augen springend und fundamental, dass es unverständlich erscheint, wie man 
den allmählichen Uebergang aus dem einen in das andere hat annehmen 
können. Durch zwei Beobachtungen in den letzten Jahren ist dieser Unter- 
schied noch augenfälliger geworden: die Linien der Linienspectra verändern 
ihre Wellenlänge, wenn man den Dampf einem Druck unterwirft, die Linien 
rücken alle nach Roth ; die Linien der Bandenspectra bleiben aber vom Druck 
unbeeinflusst an ihrer Stelle. Ganz ebenso differenzieren sich beide Linien- 
arten bei dem Zeem an- Phänomen: im Magnetfeld spalten sich die Linien 
der Linienspectra in verschiedenartiger Weise, die der Bandenspectra bleiben 
unverändert. 

Der fundamentale Unterschied zwischen Linien- und Bandenspectra ist 
der, dass erstere vom Atom, letztere vom Molecel erzeugt werden. Dieser 
Schluss, der ungemein häufig gezogen worden ist, scheint mir ganz selbstver- 
ständlich, und beruht auf der Beobachtung der Verbindungsspectra. Die Ver- 
bindung eines Metalles, z. B. das Kupferchlorid, ist offenbar durch das Ver- 
bindungsmolecel characterisirt, nicht durch das Atom, welches darin steckt. 
Wenn wir daher finden, dass eine solche Verbindung uns ein besonderes Spec- 
tmm liefert, während bei anderer Erregungsart alle Salze uns ein anderes, 
aber immer identisches Spectrum, das Linienspectrum des Gu, liefern, so ist es 
selbstverständlich, dass im zweiten Falle das allen Salzen allein gemeinsame 
Ca-Atom das Spectrum erzeugt, im ersten Falle aber die besondere Verbindung, 
das Molecel, maassgebend ist. 

Bei den Verbindungsspectren also liegt es klar zu Tage, dass das beson- 
dere Spectrum an die Existenz des besonderen Molecels gebunden ist.*) Wenn 
aber dann weiter das Aussehen der Spectra ins Auge fassen und finden. 



1) Die Gründe, die ea mir unmöglich erscheinen lassen, die Verbindungsspectra dem 
cfaenuBchen Process der Bildung oder Zerstörung einer Verbindung zuzuschreiben, habe ich im 
▼ori£:en Kapitel besprochen. 

Kayser, SpMtroflCOpie. II. 17 



258 Kapitel IV. 

dass die Verbindungen immer die viel complicirter und nach ganz anderen 
Gesetzen gebauten Bandenspectra geben, so liegt es sehr nahe anzunehmen, 
das Bandenspectrum sei eben an den complicirteren Molecularbau gebunden. 
Wenn ein Element neben dem dem Atom entsprechenden Linienspectrum auch 
ein Bandenspectrum geben kann, werden wir also auch hier einen complicir- 
teren Bau, ein Atomaggregat oder ein Molecül annehmen. 

Mir ist nur eine abweichende Ansicht bekannt, welche von Hartleyi> 
ausgesprochen ist. In jedem Bandenspectrum sind die Kanten am hellsten; 
wenn wir daher die Lichtstärke des Spectrums schwächen, z. B. indem wir 
immer weniger von dem betreffenden Dampf erzeugen, oder auch indem wir 
lichtschwächere Apparate nehmen, so bleiben schliesslich die Kanten übrig, die 
dann wie Linien erscheinen, welche nach einer Seite unscharf sind. So hat 
z. B. S w a n die Kohlebanden als Liniengruppen beschrieben, und derselbe Irr- 
thum ist noch oft vorgekommen. Hartley meint nun aber, in dieser Weise 
könnten überhaupt Linien der Linienspectra entstehen. Er führt als Beispiel 
das Spectrum des Silbers an; dessen stärkste Linien sind 3382 und 3280, die 
auftreten, sobald nur die geringsten Spuren von Silber vorhanden sind, und 
welche daher z. B. in den Bogenspectren der meisten Metalle als Verum^einigung 
sichtbar werden. Hartley hat in der Knallgasflamme bei Ag ein Banden- 
spectrum gefunden : er sagt, wenn die Dampfmenge abnimmt, ziehen sich diese 
Banden auf die Kanten zurück, und schliesslich bleiben nur die beiden hell- 
sten Kanten als Linien zurück und das seien eben jene beiden Hauptlinien / 
des Sjlbers. „Thus we see how line spectra are related to band spectra, and 
that there is really no difference between the Constitution of the matter which 
enters into the vapours of metals and metalloids." 

Ich habe jenes Bandenspectrum nie gesehen, und ich weiss nicht, wie 
genau eine Messung Identität zwischen den Kanten und diesen Linien er- 
geben hat. Aber ich möchte die Berechtigung des Schlusses und die Identität 
beider auf alle Fälle bestreiten. Ich habe das Silberspectrum im Bogen photo- 
graphirt, wo die Dampfmenge gewaltig gross ist, viel grösser jedenfalls, als 
in Hartleys Flamme. Aber ich habe nie eine Spur von Banden entstehen 
sehen, sondern die Linien bleiben solche, werden breiter, kehren sich um, aber 
stets als einzelne Linien. Ich bin also überzeugt, dass es sich nur am za- 
fällige mehr oder weniger genaue Coincidenz zwischen den Silberlinien und 
den Kanten der Silberbanden handeln kann, dass aber weder in diesem Falle, 
noch sonst jemals wirkliche Linien eines Linienspectrums als Reste eines 
Bandenspectrums betrachtet werden dürfen. 

Erwähnt sei noch eine Arbeit von Moreau-^), die mir indessen unklar 
geblieben ist. Auf Grund einer Theorie über Wechselwirkung zwischen Aether 

1) W.N. Hartley, Flame spectra at high temperatures. Part.I. — Oxy-hydrogen blow- 
pipe spectra. Phil. Trans. 186 A. p. 161—212 (1S94). Siehe p. 167. — Auch Rep. Brit. A8S.1894 
p. 610—611. 

2) O. Morean, De la p€>riodicit<5 des raies d'absorption des corps isotropes. CR. 
p. 422—425 (1894). 



Yerbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 2Ö9 

und Materie zieht er den Schluss: in einem isotropen Körper, der nur ein 
System materieller Molecelen enthält, müssen zwei Fortpflanzungswellen mög- 
lich sein« Die eine giebt Banden mit anomaler Dispersion, die sich aber auch 
auf feine Linien mit normaler Dispersion reduciren können; die andere giebt 
schwächere, aber zahlreichere und periodisch vertheilte Linien. — Soll das 
Linien- und Bandenspectra bedeuten? 

Wenn wir höhere Temperaturen oder stärkere Entladungen einwirken 
lassen, so ändern sich die Spectra der Verbindungen und die Bandenspectra 
der Elemente in ganz analoger Weise, worauf zuerst Lockyer hingewiesen 
hat: bei den Bandenspectren der Verbindungen treten zu den Banden die 
längsten Linien des Metalles hinzu, sie werden allmählich stärker und ihre 
Anzahl wächst, während in demselben Maasse die Banden verblassen und in 
der Keihenfolge zunehmender Stärke unsichtbar werden, bis schliesslich nur 
das Spectrum des Metalles übrig ist, w^enn alle Verbindungsmoleceln dissocürt 
sind. Beim Bandenspectrum des Elementes kommen ebenfalls zu den Banden 
erst nur die längsten Linien des Linienspectrums hinzu, ihre Zahl und Stärke 
wächst^ während die Banden verblassen, bis schliesslich das reine Linienspec- 
trum übrig bleibt. Dann sind offenbar alle zusammengesetzten Moleceln in 
einfachere dissocürt worden. Dass der üebergang in beiden Fällen nicht ein 
plötzlicher bei einer bestimmten Temperatur oder Entladungsstärke eintreten- 
der ist, rührt zweifellos davon her, dass die Moleceln sich, entsprechend den 
Anschauungen der kinetischen Gastheorie, mit sehr verschiedenen Geschwindig- 
keiten bewegen, daher sehr verschieden starke Stösse erfahren, und daher ein 
Theil der Moleceln dem mittleren Zustand voraus ist, ein anderer Theil aber 
zurück ist. Dadurch wird jeder üebergang continuirlich gemacht, statt sprung- 
weise zu sein. 

Wenn wir nun finden, dass ausser dieser fundamentalen Aenderung 

noch kleinere fort und fort stattfinden, so ist es, wie Lockyer mit Recht 

sagt, nur logisch, auch diese anderen Aenderungen demselben Grunde zu zu 

schreiben. Der Einwand, dass weitere Zerlegungen, wenn das Molecel einmal 

in seine Atome zerfallen sei und damit das Bandenspectrum in das Linien- 

spectrum übergegangen ist, nicht möglich seien, hält nicht Stich, denn danach 

könnte der einatomige Quecksilberdampf und andere überhaupt nur ein Spec- 

trum geben; wir müssen hier eben unterscheiden zwischen dem chemischen 

Atom, d. h. der kleinsten Menge, welche bei unseren Temperaturen bei allen 

bekannten chemischen Processen ungetheilt bleibt, und den physikalischen 

Atomen, noch viel kleineren Theilen, aus denen in beliebig grosser Zahl wir 

das chemische Atom zusammengesetzt denken müssen. 

Uebrigens ist ja auch rein chemisch die vielfache Veränderlichkeit des 
Molecels für zahlreiche Elemente wohl bekannt; sie äussert sich in dem Vor- 
kommen allotroper Modificationen, deren man von Jahr zu Jahr immer mehr 
kennen lernt, in variabler Dampfdichte, in variabler Atomwärme. Es ist recht 
bezeichnend, dass die Klasse von Elementen, für welche zuerst die Veränderlich- 

17* 



260 Kapitel IV. 

keit der Spectren auffiel, die Metalloide, auch diejenigen sind, die chemisch als 
die unstabilsten erscheinen. 

183. Der Hauptvorkämpfer für die Dissociationstheorie ist Lockyer; 
aber auch andere haben ihm schon früh wenigstens theilweise zugestimmt So 
sagt Schuster i): „Since the work of Mitscherlich it has gradually beenrecog- 
nised that a combination of atoms changes entirely the spectrum. This change 
is not slight, but fundamental. The whole vibrating System seems to have 
been altered; and there is atpresent, in the vaste majority of cases, no hope 
that we may consider the vibrations of a molecule to be only the slightly 
disturbed vibrations of the atoms. We have now a second cause for a change 
in the diflferent Orders of spectra. We need no more look on a continuous 
spectrum as a line spectrum, disturbed by the shocks of other molecules; but 
we may explain it by the changes which have taken place in the individual 
molecule. 

According to this view, liquid and solid bodies give generally continuous 
spectra not because they are liquid or solid, but because in these states the 
molecules have a more complicated structure than in the gaseous State. Ex- 
periment has to decide between the two theories: the theorie of molecular dis- 
turbance, and the theorie of molecular structure. I think that the facts are 
decidedly in favour of the latter theory. Mr. Lockyer's investigations have 
shown that most bodies give us a continuous spectrum, as a gas, before they 
condense, and many at a considerable temperature above the boiling point. 
Mr. Lockyer has rightly drawn the conclusion from these facts, that the 
atomic aggregation of the molecules is the cause of the diflferent Orders of 
spectra. If we observe the changes in a spectrum which gradually take place 
on heating or cooling a vapour, we find that the continuous spectrum is produ- 
ced, not by a widening of the bands, but by a direct replacement, which is 
sometimes sudden and sometimes gradual, and which leaves no doubt in the 
observer's mind that he has to deal with two vibrating Systems, and not 
simply with a disturbed one. — That the discontinuous spectra of diflferent 
Orders (line and band spectra) are due to diflferent molecular combination, I con- 
sider to be pretty well established, and analogy has led me (and Mr. Lockyer 
before me) to explain the continuous spectra by the same cause; for the 
change of the continuous spectrum to the line or band spectrum takes place 
in exactly the same way as the change of spectra of diflferent Orders into each 
other.", 

Auch Liveing2), der in den gemeinsamen Arbeiten mit De war im 
Allgemeinen die Ansichten Lockyers lebhaft bekämpft, sagt in Bezug auf das 

1) A. Schuster, Spectrum of oxygen. Phil. Trans. 170, 1. p. 87—54 (1879), siehe p. 38 
und 39. Siehe auch A. Schuster, The spectra of chemical Compounds. Nat. 16. p. 193 — 
194 (1877). 

2) G. D. Liveing, Address to the chemical section of tlie British Association. Rep. 
Brit. Ass. 1882; auch Chem. News 46. p, 97—101 (1882). 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 261 

Spectram des Eisens mit seinen zahllosen Linien : ,,Make what allowance you 
please for unknown harmonic relations, and for lines which are not reversible 
and may not be directly due to vibrations of molecules we still have a num- 
ber of vibrations so immense that we can hardly conceive any Single mole- 
cule to be capable of all of them, and are almost driven to [ascribe them 
to a mixture of differing molecules, though we have as yet no independent 
evidence of this, and no satisfactory proof that any of this mixture are of 
the same kind as occur in other elements." 

In meinem Lehrbuch der Spectralanalyse habe auch ichO mich seiner- 
zeit für die Berechtigung der Dissociationstheorie in gewissem Sinne aus- 
gesprochen, damals nur auf Gi-und des Studiums fremder Arbeiten. Die ein- 
gehende spectroscopische Beschäftigung in den letzten fünfzehn Jahren hat 
diese Anschauung nur befestigt. Ich bin überzeugt, dass im Allgemeinen das 
Spectrum eines Elementes ein Gemisch zahlreicher Spectra ist, die verschieden 
gebauten Moleceln angehören; die Mehrzahl der Moleceln wird dem Disso- 
ciationsgrad entsprechen, welcher durch die augenblicklich herrschenden Be- 
dingungen, — Temperatur, Druck, Menge der dissociirten und undissociirten Mole- 
celn, Art der Anregung — gegeben ist. Daneben haben wir aber immer eine 
Anzahl Moleceln, welche grösserer und geringerer Dissociation entsprechen, wo- 
bei ihre x\nzahl abnimmt, je weiter sie sich von dem mittleren Zustand ent- 
fernen.*) Für jede Substanz wird es eine Temperatur geben, wo] sie völlig 
dissociirt ist, und dieser Zustand wird desto leichter erreicht werden, je ein- 
facher das Molecel von vornherein ist und je tiefer sein Siedepunkt liegt In 
diesem Zustande grösster Dissociation wird das Spectrum so einfach wie mög- 
lich sein, weil eben die Spectra anderer Temperaturen fehlen, und es wird 
dann vermuthlich ein ganz gesetzmässig gebautes Spectrum sein. Ich glaube, 
dass es damit zusammenhängt, dass wir bei den Alealien nur oder fast nur 
gesetzmässig gebaute Spectra finden, bei anderen Elementen aber die Zahl der 
Linien, die sich nicht haben gesetzmässig einordnen lassen, mit der Schmelz- 
temperatur wächst.3) 

184. Nach diesen einleitenden Bemerkungen will ich die Versuche, welche 
Lockyer zur Stütze der Dissociationstheorie herangezogen hat, besprechen. 
Zu der Vorstellung, dass die Elemente dissociirt werden könnten, scheint 
Lockyer durch die damals allgemeine Annahme gelangt zu sein, dass im 
Spectrum der Sonne kein einziges Metalloid *) erkennbar sei. An eine Liste der 
in der Sonne vorhandenen und nicht vorhandenen Elemente knüpft er die Bemer- 



1) H. Kays er, Lehrhuch der Spectralanalyse. Berlin hei Springer 1883. Siehe Kap. 16. 

2) Siehe H. Kays er und C. Runge, Ueher die Spectren der Elemente. Ahh. Berliner 
L 1888 ; siehe p. 7 u. 8. 

3) Siehe H. Kayser und C.Runge, Ueber die Spectren der Elemente. Fünfter Ab- 
schnitt. Ahh. Berl. Akad. 1892. Siehe p. 36—38. 

4) Inzwischen sind mehrere Metalloide im Sonnenspectrum gefunden, wenn auch noch 
immer auffallend wenig; es sind, ausser H: C, N (in den Cyanbanden), 0, Si. 



262 Kapitel IX. 

kuDg : „I have asked myself wether all the above facts caimot be grouped 
together in a working hypothesis which assumes that in the reversing layers 
of the sun and stars various degrees of „celestial dissociation" are at work, 
which dissociation prevents the Coming together of the atoms which, at the 
temperature of the earth and at all artificial temperatures yet attained here, 
compose the metals, the metalloids, and Compounds. On this working hypo- 
thesis, the so-called Clements not present in the reversing layer of a star will 
be in course of formation in the coronal atmosphere and in course of destruction as 
their vapour-densities carry them down ; and their absorption will not only be small 
in consequence of the reduced pressure of that region, but what absorption their is 
will probably be limited wholly or in great part to the invisible violet end ofthe 
spectrum. — The spectroscopic evidence as to what may be called the plasticity of 
themolecules ofthe metalloids, including of course oxygen and nitrogen, but exclu- 
ding hydrogen is overhelming. — May we not from these ideas be justified in defining 
a metal, provisinally, as a substance, the absorption-spectrum of which is gene- 
rali y the same as the radiation-spectrum, while the metalloids are substances 
the absorption-spectrum of which, generally, is not the same ? In other words, 
in passing from a cold to a comparatively hot State, the plasticity of these 
latter come into play and we get a new molecular arrangement Hence are 
we not justified in asking whether the change from oxygen to ozon is but a 
type of what takes place in all metalloides?" 

Während hier Lockyer nur eine Veränderlichkeit der Metalloide anzu- 
nehmen scheint, schliesst er bald auch die Metalle ein. Die schon erwähnten 
Untersuchungen über die Absorptionsspectra der Metalle, veranlassen ihn, für 
sie fünf verschiedene Stufen 2) des Molecularbaues anzunehmen. Erwähnt sei 
hier nur noch eine Absorptionserscheinung bei Na^), die unerklärt geblieben 
ist, vielleicht mit anomaler Dispersion zusammenhängen mag. 

185. Eine weitere Stütze findet dann Lockyer^) in der starken Ver- 
änderlichkeit einzelner Linien; namentlich ist hier Ca zu erwähnen, bei wel- 
chem sich die Linie 4226 ganz anders verhält, als die Linien H und K der 
Sonne. Während in sehr schwachen Funken nur 4226 auftritt, kommt im 
schwachen Bogen H und K hinzu, 4226 ist aber stärker; im Bogen mit 
sehr starkem Strom sind sie fast gleich, in stärkerem Funken werden H und 
K stärker, im stärksten Funken sind sie allein vorhanden. Aehnliche rela- 

1) J.N. Lockyer, Hesearches iu spectrnm-analysis in connexion with the spectmm of 
the sun. - No. III. Phil. Trans. 164, IL p. 479—494 (1874), siehe p. 492 u. 493. 

2) Siehe § 165. 

3) J. N. Lockyer, On a new class of absorption phenomena. Proc. Roy. Soc. 22. p. 378 — 
880 (1874). Siehe auch Phil. Mag. (4) 49. p. 320-826 (1875). 

4) J.N. Lockyer, Preliminary note on the Compound nature of the liue-spectra of 
elementary bodies. Proc. Roy. Soc. 24. p. 352—854 (1876). Sur de nouvelles raies du calciam. 
C. R. 82. p. 660—662 (1876). — Researches in spectrum analysis in connexion with the spec- 
trum of the sun. No. VIL Proc. Roy. Soc. 28. p. 157— ISO (1878), auch Nat. 19. p. 197-201, 
225—230 (1S79). — Note on some spectral phenomena observed in the are produeed by a 
Siemens' machine. Proc. Roy. Soc. 28. p. 425—428 (1879). 



yerbindnngsspectra. Mehrfache Spectra. ^63 

tive Intensitätsveränderungen werden auch bei Li, bei Wasserstoff, bei Ba, 
Mn u. s. w. beobachtet , und alle diese Erscheinungen auf das Vorhandensein 
verschiedener Moleceln bei verschiedenen Temperaturen geschoben. 

Zu diesen Beobachtungen ist indessen zu bemerken, dass sie nur zum 
Theil richtig sind; bei der geringen Kenntniss über die Spectra der Elemente 
waren Irrthümer schwer zu vermeiden, und sie sind zahlreich vorgekommen. 
So wird z. B. eine Linie des Indiums für eine Wasserstofflinie gehalten, ebenso 
die Heliumlinie und die Coronalinie. Da diese Linien unter Umständen allein 
vorkommen, wird behauptet, jede Linie des Wasserstoffs könne bei passender 
Temperatur allein sichtbar sein, sie gehöre also zu einem besonderen Mole- 
colarbau, was natürlich im Lichte der heutigen Kenntnisse unhaltbar ist. Es 
ist für alle diese Beobachtungen von Lockyer auch hervorzuheben, dass er 
viel zu sehr nur den Einfluss der Temperatur betont, ihn allein annimmt, 
während wir doch gar nichts darüber wissen, ob wirklich die Temperatur 
sich wesentlich ändert, wenn wir von einem Funken ohne Flasche zu einem 
solchen mit Flasche übergehen. Ueberhaupt dürfen wir, wenn wir von 
Flammen zu Bogen und zu verschiedenartigen Funken gehen, nicht sagen, 
dass die geänderten Spectren auf geänderter Temperatur beruhen; was die 
geänderte Art der Anregung macht, wissen wir eben nicht; es scheint sehr 
wohl möglich, dass dasselbe Molecel ein anderes Spectrum liefern könne, oder 
wenigstens ein verändertes, wenn wir von der Erregung durch Wärme zu der 
viel gewaltsameren Erregung durch Funken übergehen. 

Femer darf man nicht ausser Acht lassen, dass bei geänderter Strom- 
stärke im Bogen oder bei geänderter Entladung des Inductoriums die Menge 
und Dichte des gebildeten Dampfes sich verändert, und dass dadurch die In- 
t^nsitätsverhältnisse von Linien sich ändern können. In der That zeigen 
Huggins und Lady Hugginsi), dass bei ungeänderter Entladung durch 
Aenderung der vorhandenen Menge Ca -Dampf die Linie 4226 fast so stark 
gemacht werden kann, wie H und K, oder verschwinden kann, während H und 
K noch sichtbar sind. Es sei aber hervorgehoben, dass diese Versuche nicht 
im Stande sind, die Thatsache zu erklären, dass in der Flamme 4226 stärker 
ist, als H und K. Hier müssen wir veränderte Emission des Dampfes heranziehen. 

Bei allen solchen Betrachtungen macht Lockyer häufigen Gebrauch 
von einem Schema, indem er sich eine Reihe von Oefen mit verschieden hohen 
Temperaturen denkt, in welche man die Substanz bringen kann. Sei A der 
heisseste Ofen; in ihm existire eine Substanz o, welche als Spectrum eine 
Linie zeigt (Fig. 17). Die Substanz möge bei niedrigerer Temperatur sich 
mit sich selbst oder mit einer anderen Substanz verbinden, so dass der Körper ß 
entsteht. Der Ofen B soll die entsprechende Temperatur besitzen, und dabei 
soll ein anderes Spectrum mit zwei Linien sichtbar sein. Bei der noch tieferen 



1) Sir W. Huggins and Lady Huggins, On the relative behavior of the H and K 
lihes in the spectrum of calcium. Proc. Roy. Soc. 61. p. 433—441 (1897), auch Astrophys. J. 6, 
p. 77-86 (1897). 



264 



Kfkpit«! IV. 



Temperatur eines dritten Ofens C soll wieder darcb Änlageraog weiterer Atome 
eine dritte Snbstanz y entstehen, die als Spectmm drei Linien zeigt; endlich 
jm kältesten Ofen I) soU die complicirteste Verbindung 6 mit vier Linien 
ezistiren können. Je nachdem, in welchen Ofen wir dann die Substanz & 
bringen, wird sie uns verschiedene Spectra zeigen; es werden aber nicht die 
reinen Spectra der einzelnen Stufen auftreten, da auch schon bei niedrigeren 
Temperaturen einzelne Moleceln dlssociirt sind, so dass schon im kältesten 
Ofen schwache Spuren der Linien der Dissociationsproducte a, ß, y sichtbar 
. sind. Wenn die Temperaturen 
^ in den einzelnen Oefen nicht 

hoch genug sind, um die voll- 

1 I ständige Dissociation hervor- 

" zubringen, so werden wir ein 

Schema, wie Fig. 18 es giebt, 

i ^ erhalten. Hier sind in allen 

Oefen alle Linien eingezeich- 
I i net, aber mit sehr verschie- 

■ dener Stärke, and wir beob- 
Fig- 17. achten bei Temperaturverän- 

derungen nur Aenderungen der relativen Intensitäten. Diese Figur entspricht 
besser den thatsachlichen Verhältnissen, da bei jeder Temperatur sowohl schon 
dissocürte als noch nicht dissociirte Moleceln vorhanden sind, und nur die 
Mehrzahl in ihrem Ban der mittleren Temperatur entsprechen. 

186. Einen neuen Anlass. 
seine Dissociationstheorie zu 
erweitem, fandLockyer bei 
dem Unternehmen, alte F r a u n- 
hoferschen Linien anf ihren 
chemischen Ursprung zurück- 
zuführen. Dazu mussten die 
Linienspectra aller Elemente 
festgestellt werden , wozu 
Lockyer sie im Bogen oder 
stärkeren und schwächeren 
Funken verdampfte. Da es 



A 

/ 

e 

» 

B 

c 

/ 

B 

3 

D 



Fig. 18. 



keine spectroscopisch reinen Substanzen giebt, so musste von vom herein da- 
mit gerechnet werden, da&s in jedem Spectrum auch zahlreiche Linien von 
Vemnreinigungen auftreten, und Lockyer versuchte sie nach dem Princip 
der kurzen und langen Linien zu erkennen. Das geschah z. B. so: Wenn im 
Spectmm des Ca und des Sr dieselbe Linie sichtbar war, im Ca etwa lang 
im Sr kurz, so wurde die Linie im Sr gestrichen als Verunreinigung durch 
Ca, falls die noch längeren Ca-Linien ebenfalls sichtbar waren, aber nicht, falls 
die längeren Oa-Linien im Sr fehlten. Es konnte in letzterem Falle die be- 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 265 

treffende Linie in beiden Spectren Verunreinigung durch ein drittes Element 
sein; aber auch in diesem Falle musste sie sich eliminiren lassen nach Ver- 
gleich aller Elemente unter einander. Dieser Vergleich führte aberLockyer 
zu dem Resultat, dass eine Unmenge von Linien übrig blieb, deren jede zwei 
oder mehr Elementen anzugehören schien, so dass sein Unternehmen, die 
Littienspectra der Elemente zu ermitteln, scheiterte, i) 

Das Resultat, dass verschiedene Elemente Linien an derselben Stelle 
zeigen, war nicht neu; sowohl Kirchhoff 2) als Ängström^) hatten dasselbe 
bemerkt, aber, vorsichtiger als Lockyer, halten sie es für wahrscheinlich, 
dass die Schuld an ungenügender Dispersion liege, dass in Wahrheit die Linien 
dicht neben einander fallen und nur nicht getrennt werden konnten. Es ist 
wohl eine geringe Annahme, wenn ich die Zahl der Linien der verschiedenen 
Elemente zwischen den Wellenlängen 2000 und 4000 A auf 100000 veran- 
schlage; man sieht, dass durchschnittlich auf jede Angström sehe Einheit 
50 Linien kommen, und dass daher noch viel grössere Genauigkeit in der 
Bestimmung der Wellenlängen erforderlich wäre, als wir sie heute erreichen, 
wenn kein Zusammenfallen eintreten sollte. Uebrigens ist auch kein theore- 
tischer Grund einzusehen, weshalb nicht einzelne Linien genau coincidiren 
sollten. 

Lockyer, der mit nach heutigen Begriffen ganz unvollkommenen Httlfs- 
mitteln arbeitete, einem Prismenapparat und theilweise einem Gitter von 
Kutherfurd, und wohl kaum eine Genauigkeit von 0.1 A. E. erreichte, musste 
also zahlreiche Coincidenzen beobachten. Er deutete sie aber ganz anders als 
seine Vorgänger; er wollte sie als Beweis betrachten für eine Dissociation der 
Elemente in Producte, die mehreren gemeinsam sein könnten, es sollten die 
langen Linien von Elementen in höherem Sinne sein. Wie im Spectrum des 
Salzes die Linien der Base auftreten, wenn die Dissociation beginnt, und zwar 
bei verschiedenen Salzen desselben Elementes dieselben Linien, so sollten die 
gemeinsamen Linien verschiedener Elemente das Kennzeichen für eine ge- 
meinsame höhere Base sein. Lockyer nannte daher diese Linien basische 
Linien. 

187. Damit hat Lockyer eine zweite ganz neue Hypothese eingeführt; 
die erste Hypothese sagte nur aus, dass das Atom des Chemikers noch aus 
vielen gleichartigen Theilchen bestehe und zerfallen könne ; die zweite Hypo- 
these nimmt an, diese kleineren Theile könnten verschiedenen Elementen ge- 
meinsam sein, d. h. sie nimmt an, man könne ein Element in ein oder mehrere 
andere verwandeln, wenn man genügend hohe Temperaturen anwende. Diese 

1) J.N. Lockyer, Researches in spectrum analysis in connexion with the spectrum of 
the aun. No. VII. Proc. Roy. Soc. 28. p. 157-180 (18 -^S), auch Nat. 19. p. 197-201, 225— 
230 (1879). 

2) G. Kirchhoff, Untersuchungen über das Sonnenspectrum und die Spectren der che- 
mischen Elemente. Abh. Berl. Akad. 1861, p. 63—95, siehe p. 72. 

3) A. J. Ängström, Ueber die Fraunhoferschen Linien im Sonnenspectrum. Pogg. Ann. 
117. p. 290-302 (1862), nach Oefvers. K. Vetensk. Ak. Förh. 1861, Nr. 8. 



266 Kapitel lY. 

Hypothese ist offenbar viel bedenklicher, und ich will gleich bemerken, dass 
nach meiner Meinung weder Lockyer, noch auch einer der neueren Forscher 
einen entscheidenden Beweis dafür erbracht hat, obgleich J.J. Thomson den 
gleichen Schluss gezogen hat. 

Ich will auch gleich vorweg bemerken, dass die basischen Linien als 
solche nicht existiren; grössere Hülfsmittel haben in allen von Lockyer an- 
geführten Fällen zeigen können, dass entweder Verunreinigungen der Elemente 
vorlagen, die betreffende Linie nur zu einem Elemente gehört, oder dass 
mehrere Linien so dicht zusammenliegen, dass Lockyer sie nicht trennen 
konnte. Das ist nachgewiesen durch die Beobachtungen von Young*), von 
Liveing und Dewar^), von Fievez'^), von Rowland^). Daher sind schon 
sehr bald die basischen Linien als Stütze einer Dissociationstheorie als falsch 
erkannt worden, und ich glaube, Lockyer hat seiner Anschauung durch 
nichts mehr geschadet und sie in Verruf gebracht, als dadurch, dass er unbe- 
kümmert um den Beweis der Nicht-Existenz solcher Linien immer weiter mit 
ihnen operirt hat. 

Lockyer sah sich nun der Aufgabe gegenüber, einerseits im Labora- 
torium nach Dissociationen zu suchen, andererseits auch die Beobachtungen 
an Himmelskörpern, in denen wir ja viel höhere Temperaturen haben, heran- 
zuziehen, und er hat eine Menge solcher Thatsachen gesammelt, von welchen 
viele aber einer Kritik nicht Stand halten. 

Eine erste Reihe von Versuchen wurde in der Weise ausgeführt, dass in 
einem schwer schmelzbaren Rohre Metalle erhitzt werden, und durch den ab- 
destillirenden Dampf Funken eines Inductors geschickt werden. Dabei hat 
Lockyer 5) höchst merkwürdige Erscheinungen beobachtet. Wenn z. B. Na 
sich im Rohre befand, so entwickelte dasselbe beim Erhitzen im Vacuum zu- 
erst grosse Mengen von Wasserstoff, die abgepumpt wurden. Bei stärkerer 
Erwärmung bilden sich dann Na-Dämpfe. Hört man nun auf zu pumpen und 
lässt Entladungen hindurchgehen, so ist der oberste Dampf gelb gefärbt und 
zeigt im Spectroscop nur D und H„; darüber sieht man H„ und Ho. Unter 
der gelben Schicht erscheint eine, die „sapgreen" aussieht, und die grüne, 
rothe, gelbe Natriumlinie in gleicher Helligkeit zeigt, daneben H„. Dicht über 
dem Metall endlich befindet sich eine „laub-grüne" Schicht, welche nur die 
grüne und rothe Na-Linie und H^ zeigt. Die Beobachtungen sind mit einem 
gradsichtigen Spectroscop gemacht, also jedenfalls mit kleiner Dispersion, und 

1) C. A. Young, Spectroscopie notes 1879—1880. Amer. J. (3) 20. p. 353—358 (1850V 
auch Nat. 23. p. 281—282 (1880). 

2) G. D. Liveing and J. De war, On the identity of spectral lines of different elements. 
Proc. Roy. Soc. 82. p. 225—231 (1881). 

3) Ch. Fievez, Etüde du spectre solaire. Ann. Observ. de Bnixelles (2) 4. p. 1—4 (18S2>, 
auch Mem. soc. Spettrosc. Ital.ll, 8. p. 15-18 (1882). 

4) H. A. Rowland, Report of progress in spectrum work. Johns Hopkins üniv. Girc. 
10. Nr. 85, p. 41—42 (1891), auch Chem. News 63. p. 133—134 (1891). 

5) J.N. Lockyer, Note on the spectrum of the sodium. Proc. Roy. Soc. 29. p. 140 
1870). On a new method of studying metallic vapours. Proc Roy. Soc. 29. p. 266—272 (1879). 



s 

Verbindongsspectra. Mehrfache Spectra. 267 

es ist mithin nicht sicher, wie weit die gesehenen Linien richtig gedeutet sind. 
Die Resultate würden Allem, was wir sonst über das Verhalten des Na-Spec- 
trums wissen, widersprechen, da noch niemals die rothen und grünen Linien, 
die zu den Nebenserien gehören, ohne die D-Linien beobachtet sind. Es wäre 
daher sehr wtinschenswerth, dass der Versuch wiederholt würde. Ich halte es 
durchaus nicht für unmöglich, dass eine Serie allein im Spectrum eines Ele- 
mentes sichtbar ist, — wir werden sehen, dass Wasserstoff uns ein eclatantes 
Beispiel dafür liefert, — aber ich muss bekennen, dass mir dieser Versuch 
nicht beweiskräftig erscheint. Es ist zu auffallend, dass sonst niemals ähn- 
liche Erscheinungen beobachtet sind, trotz der zahllosen Untersuchungen, die 
über Na gemacht worden sind. 

Lockyer deutet die Beobachtungen von seinem Standpunkt ganz folge- 
richtig als eine Dissociation und fractionirte Destillation des Natriums. Ganz ana- 
loge Erscheinungen ündet er bei Kalium und Calcium und zieht dieselben Schlüsse. 
Bei anderen Versuchen*) werden die Substanzen in der Flamme ver- 
dampft, und durch den Dampf Funken geschickt, und nun die Spectra mit 
und ohne Funken verglichen; bei Mg, Li, K zeigen sich Aenderungen, aber 
auch hier sind einzelne Deutungen falsch. So giebt Lockyer an, in der 
Flamme habe Mg ein weites Triplet, welches sich im Funken in ein enges 
verwandle; das enge Triplet ist die Gruppe b des Sonnenspectrums, das sogen, 
weite Triplet aber enthält Banden, welche Liveing und De war einer Ver- 
bindung von Mg und H zuschreiben, während die dritte Linie des Triplet b 
in der Flamme nur wegen Lichtschwäche nicht gesehen wurde. 

Auch die äusserst schwierige Frage der Spectren des Kohlenstoffs be- 
handelt Lockyer 2). Er glaubt auch hier drei verschiedene Temperatur- 
stufen annehmen zu sollen: Der niedrigsten Temperatur soll die Bande 4215 bis 
bis 4151, einer höheren die Bande 3884—3843, der höchsten die Linie 4267 
entsprechen, lieber die übrigen Banden äussert sich Lockyer hier nicht. 
— Ich halte auch diese Angaben für unrichtig: Die beiden Banden sind 
Cy anbanden, nach der Bezeichnung von Kays er und Runge 3) die zweite 
und dritte Cyanbande, sie treten immer zusammen auf. 4267 ist eine Linie 
des Liinienspectrums, gehört also in der That zu einem einfacheren Molecel. 
In diesen Versuchen handelte es sich nur um Veränderung der Spectra ; 
in anderen aber soll nachgewiesen werden, dass die Elemente gemeinsame Be- 
standtheile haben. Lockyer*) erhitzt dazu die Substanzen und findet, dass 

1) J. N. Lockyer, On a new metbod of spectrum Observation. Proc. Roy. Soc. 80. 
p. 22—31 (1879). Siehe auch Nat. 22. p. 4—7, 309—322, 562—565 (1880). 

2) J.N. Lockyer, Note on the spectrum of carbon. Proc. Roy. Soc. 80. p. 335—343 
(1880). Further note on the spectrum of carbon. Proc. Roy. Soc. 80. p. 461—463 (1880). Siehe 
anch Nat 22. p. 309—311 (1880). 

3) H. Kayser und C.Runge, Ueber die Spectren der Elemente. Zweiter Abschnitt. 
Abh. Berliner Akad. 1889. 

4) J. N. Lockyer, Notes on recent spectral observations. Rep. Brit. Ass. 1879, p. 317; 
Exp^riences tendants ä dßmontrer la nature composöe du phosphore. C. R. 89. p. 514—515 (1879). 



268 Kapitel IV. 

sie Gase entwickeln, und zwar meist Wasserstoff; das findet sich z. B. bei Na^ 
P, Mg, Jn, Li. Es ist nun genügend bekannt, dass viele Metalle Wasserstoff 
occludiren und bei höherer Temperatur wieder abgeben, aber Locky er deutet 
die Erscheinung als eine Dissociation der Metalle, wobei Wasserstoff als Disso- 
ciationsproduct auftritt. 

188. Alle diese Versuche sagen nach meiner Meinung gar nichts über 
die Zerlegung unserer Elemente in andere; aber man wird auch nicht er- 
warten können, solche Erscheinungen mit den irdischen Temperaturen zu fin- 
den, denn für dieselben Temperaturen hat ja die Chemie die Elemente als un- 
zerlegbar erkannt. Man muss höhere Temperaturen zur Anwendung bringea 
Die stehen uns in den Hinimelskörpern zur Verfugung, |und |so wendet sich 
Locky er zur Vergleichung der irdischen Spectren mit denen der Sonne und 
der Sterne, und zur Vergleichung der Spectra, die wir von verschiedenen 
Theilen der Sonne erhalten, Theilen, deren Temperatur wir als verschieden 
betrachten können. Diese Vergleichung giebt nun in der That nach meiner 
Meinung eine ganze Reihe von Thatsachen, die sich am ungezwungensten durch 
eine Dissociation der Elemente erklären lassen, wobei ich aber unter Disso- 
ciation nur das Zerfallen in Theile verstehe, welche verschiedenene Spectra 
geben, nicht in Theile, welche verschiedenen Elementen gemeinsam wären. 
Das letztere nimmt aber Locky er in vielen Fällen an, indem er das Verhalten 
seiner basischen Linien verfolgt. Ich will zunächst diese Betrachtungen angeben, 
die, wie schon bemerkt, verfehlt sind, weil es keine basischen Linien giebt 

Lockyer^) beobachtet in der Chromosphäre hellfe Linien; die meisten 
derselben sollen basische Linien sein. Er benutzt dann 2) die berühmte Liste 
der Chromosphärelinien, welche Young») auf dem Mt. Sherman beobachtet hat. 
Young giebt hier ein Verzeichniss aller gesehenen Linien mit der Zahl der 
Fälle, in welchen sie beobachtet wurden. Damit vergleicht Locky er die 
Tabellen der Spectren der Elemente von Angström undThal6n, wobei an 
Stelle der Häufigkeit die Stärke der Linien tritt, was berechtigt ist unter der 
Voraussetzung, dass das Spectrum des Elementes unveränderlich sei; dann 
müssten offenbar die stärksten Linien am häufigsten gesehen werden. Dabei 
ergeben sich nun ausserordentlich grosse Unterschiede, und zwar finden sich 

e 

in Youngs Liste vorwiegend die Linien, welche nach Angström und 
Thalön mehreren Elementen angehören, also die basischen Linien. Einigein 
der Chromosphäre besonders oft gesehene Linien sind z.B.: h — 4101; dies 
soll ausser im Wasserstoff nach Locky er auch vorkommen im Spectmm 

1) J. N. Lockyer, Preliminary note on the snbstances which produce tbe chromospheric 
lines. Proc. Koy. Soc. 28. p. 283—284 (1879), auch Nat. 19. p. 292 (1879). 

2) J.N. Lockyer, Discussion of Young's list of chromospheric lines. Proc. Roy. Soc* 
28. p. 432—444 (1879). 

3) C. A. Young, Letter to the Superintendent of the U. S. coast survey containing' a 
catalogue of bright lines in tbe spectrum of the solar atmosphere, obserred at Sherman, Wyo- 
ming Territory, U. S. A., during July and August 1872. Americ. J. (3) 4. p, 356—362(1872), 
auch Nat. 7. p. 17—20 (1872). 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 



269 



von Ce, La, Di, In, Eu, Sn, U. — b„ die Magnesiumlinie, soll auch noch an- 
gehören Fe, Mo, W, Co, Mn, Ca, Cu, AI. — Die Linie 1474 K soll sich auch 
zeigen in Fe, Mo, W, Co, AI, Sr, Ti, Cr u. s. w. Lockyer schliesst also: 
„The elements with which we are acquainted here, do not exist in the sun.^ 

Diese Thatsache wird sich wohl so erklären, dass, wenn] wegen un- 
genügender Dispersion an einer Stelle des Spectrums mehrere Linien zu liegen 
scheinen, die Wahrscheinlichkeit, an dieser Stelle eine Linie zu sehen, natür- 
lich in entsprechendem Maasse wächst. 

Weiter sagt Lockyer 2): wenn die basischen Linien höherer Temperatur 
angehören, werden wir erwarten müssen, sie in den heisseren Theilen der 
Sonne reichlicher zu finden. Solche heisseren Theile werden nun repräsentirt 
durch die Flecken und die Protuberanzen; es werden daher die Metallspectra 
von Angström und Thalen verglichen mit den in Flecken und Protube- 
ranzen gesehenen Linien. Lockyer giebt folgende Liste: 



NaiMg BaiCa ; Sr ! Ni iCo |Mn Cd 



Cr Ti Fe 



Zahl der Linien von Thal6n . . . . i 8 4 

Gesehen in Flecken und Protnberanzen | 4 | 3 

Verbreitet in Flecken i 6 j 4 

Gesehen in Protnberanzen . . . . , 6 ' 3 

Nicht in Flecken oder Protuberanzen ! , 



J23 


25 


18 ' 12 


19 


16 


15 


! 1 

1 


7 


Ol 3 


2 





3 


15 


1 3 


3 


3 





7; 10 


1 2 


3 6 I 


14 


7 


18' 8 


16 


9' 


15 



14 
3 
3 
5 



87 
11 
18 



104 
33 
50 



18, 62 



9 62 i 25 



• 

In der ersten Zeile steht die Zahl der Linien, welche T halfen in seinen 
Listen für die betreffenden Elemente zwischen B und b des Sonnenspectrums 
giebt ; in der zweiten die Zahl der betreffenden Linien, die sowohl in Flecken 
verbreitert, als in Protuberanzen hell gesehen wurden. Die dritte Zeile ent- 
hält die Zahl der in Flecken gesehenen Linien, die vierte die in Protube- 
ranzen, die fünfte endlich die Zahl der Linien, welche weder in Flecken noch 
in Protnberanzen beobachtet ist. Es ergiebt sich somit, dass die grössere 
Hälfte der von Thalen geführten Linien in den heisseren Theilen der Sonne 
nicht gesehen sind. Unter den Linien sind 18 basische, die sämmtlich unter 
den in Flecken von Young verbreitert gesehenen sind, und von denen 13 auch 
in Protnberanzen beobachtet sind. Das spricht im Sinne Lockyers also 
wieder dafür, dass die basischen Linien solche höherer Temperatur sind. 

Gegen diese Liste ist aber auch vielerlei einzuwenden : die Beobachtung 
der Flecken- und Protuberanzen-Spectra war eine sehr unvollkommene, so dass 
ohne Zweifel zahlreiche Linien übersehen sind; ferner aber ist es gar nicht 
wunderbar, wenn von den schwächeren Linien der Elemente so manche nicht 
beobachtet sind; endlich ist hervorzuheben, dass die Beobachtungen von Thal6n 
mit Funkenspectren gemacht sind, welche überhaupt dem Sonnenspectrum 
wenigr^r entsprechen, als die Bogenspectra. Das kann man zwar auch als einen 

1) Gegen diesen Einwand sucht Lockyer sich zu vertheidigen. Nat. 24. p. 393 (1881). 

2) J.N. Lockyer, Report to the committee on solar physics on the basic lines common 
to spots and prominences. Proc. Roy. Soc. 29. p. 247 — 265 (1879). Siehe auch : On the neces- 
gity for a new departure in spectmm analysis. Nat. 2U p. 5 — 8 (1879). 



270 Kapitel IV. 

Beweis für die Veränderlichkeit der Spectra, also auch in meinem Sinne für 
Dissociation, anführen, aber nicht für die Bedeutung der basischen Linien. 

In weiteren Abhandlungen führt L o c ky er dieselbe Untersuchung speciell 
für Eisen genauer durch. Auch hier zeigt sich, dass die Linien^ welche in 
Flecken verbreitert sind, im Allgemeinen ganz andere sind, als welche in den 
Protuberanzen auftreten; in beiden Fällen aber sind viel mehr basische Linien 
vorhanden, als nicht basische. Es finden sich z. B. folgende Zahlen: 



zwischen 
F und b 



zwischen 
b nnd 5480 



Gesammtzahl der Linien 

Gesehen in Flecken und Protaberanzen 

Basische Linien 

Basische Linien in Flecken nnd Protuberanzen . . 
Basische Linien nicht in Flecken nnd Protuberanzen 



96 
38 
15 
14 
1 



67 
41 
17 
15 
2 



Also auch hier zeigt sich, dass die basischen Linien bei der höheren Tem- 
peratur fast sämmtlich bestehen bleiben, die anderen Linien aber verschwinden. 

Es ist gar nicht zu leugnen, dass diese Beobachtungen sehr bestechend 
aussehen, und dass es nicht leicht ist, sie zu erklären. Trotzdem muss die 
Lockyersche Erklärung fallen, da mit dem Nachweis, dass alle diese Linien 
mehrfache sind, ihr jede Berechtigung entzogen ist. Ich verlasse daher die 
weitere Besprechung der basischen Linien, über welche ich nur einen geringen 
Theil der Locky ersehen Betrachtungen hier vorgeführt habe. 

189. Von den übrigen Versuchen, den Zerfall der Elemente zu beweisen, 
will ich zuerst noch einen verfehlten anfuhren. Wie schon erwähnt, hatte 
Locky er auf die Veränderlichkeit des Ca-Spectrums hingewiesen und gesagt^ 
man müsse von der Untersuchung der Sterne Weiteres erwarten. Es schien 
nun eine merkwürdige Bestätigung der Dissociirbarkeit, als Huggins^) bei 
der Photographie der Spectra der weissen Sterne fand, dass in einigen H und 
K sehr stark vorhanden sei, in andern aber fast nur H, während K fehlte. 
Da man damals als Ursprung für H und K nur Ca kannte, so war es natür- 
lich, dass Locky er diese Beobachtung als Beweis für eine tiefgehende Aende- 
rung des Ca auffasste. Huggins ^) scheint diese Auffassung getheilt zu haben, 
da er seine Beobachtung Locky er speciell mittheilte. 

Aber sehr bald erwies sich die Erklärung als trügerisch: H. W. Vogel*) 
fand, dass H eine mehrfache Linie sei, — im Sinne der angewandten Dispersion, 
— dass mit der Ca-Linie 3968.6 eine Linie der WasserstoflFserie 3970.0 zu- 

1) J. N. Locky er, Note on the redcution of the observations of the spectra of 100 san- 
8pot8 observed at Kensington. Proc. Roy. Soc. 82. p. 203—206 (1881). Snr lea raies du fer 
dans le soleil. C. R. 92. p. 904—910 (1881). Siehe anch Nat 24. p. 269-270 (1881). 

2) W. Hnggins, On the Photographie spectra of stars. Proc. Roy. Soc. 80. p. 20 — 22 
(1879), Phil. Trans. 171. p. 669—690 (1880). 

3) Siehe J. N. Locky er, Nat. 19. p. 226 (1879). 

4) H. W. Vogel, Ueber die Spectra des Wasserstoffs, Quecksilbers und Stickstoffs. BerL 
Ber. 1879 p. 586—60-1. Ueber die neuen Wasserstofflinien, die Spectra der weissen Fixsterne 
und die Dissociation des Calciunas. Berl. Ber. 1S80, p. 192—198. Siehe auch Astron. Nacbr. 
96. p. 327—330 (1S80), Ber. Chem. Ges. 18. p. 274—276 (1880). 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 271 

sammenfiel. Wo also in den Sternen nur H vorhanden ist, haben wir nur 
Wasserstoff, kein Ca, wo H und K zu sehen sind, haben wir neben Wasser- 
stoff auch Ca, H ist dann doppelt. 

190# Eine wichtige Beobachtungsreihe eröffnete Locky er ^). als er ent^ 
deckte, dass in den Protuberanzen und Flecken, in welchen er ja zuerst starke 
Verschiebungen der Linien beobachtet und durch das Doppler sehe Princip 
erklärt hatte, nicht alle sichtbaren Linien ein und desselben Elementes gleich 
grosse Verschiebung zeigen. Von dicht neben einander liegenden Linien sind 
die einen in Buhe, andere nach Both, wieder andere nach Violett verschoben. 
Die Linien vertauschen in verschiedenen Flecken und Protuberanzen ziemlich 
regellos ihre Bolle, aber man kann doch einige Linien herausfinden, die sich 
immer in derselben Weise verhalten, also offenbar zusammengehören. Wenn 
man die gleiche Beobachtung an Linien verschiedener Elemente macht, so wird 
man sich nicht wundern : wir sehen ja immer gleichzeitig Linien, die in sehr 
verschiedenen Schichten der SonnenhtiUe ihren Ursprung haben, und wir wer- 
den annehmen können oder müssen, dass in verschiedenen Schichten auch die 
chemische Zusammensetzung der Dämpfe verschieden ist. Da wir nun in 
Flecken und Protuberanzen stürmische Bewegungen haben, so ist es nicht er- 
staunlich, dass benachbarte Schichten verschiedene Bewegungen besitzen, und 
dann kann eine Schicht, die etwa mehr Ca enthält und die gesehenen Ca- 
Linien hervorbringt, sich etwa von uns entfernen, während eine andere Schicht, 
die a B. reicher an Na ist, sich nähert, also die Linien nach der entgegen- 
gesetzten Seite verschoben zeigt. Wenn wir dieselbe Auffassung auf die Er- 
scheinungen der verschiedenen Linien desselben Elementes anwenden, so wird 
es offenbar am einfachsten sein, mitLockyer anzunehmen, dass die verschie- 
den verschobenen Linien von verschiedenen Dampfmassen ausgehen, die sich 
an verschiedenen Stellen befinden. Wir würden dann Dämpfe z. B. von Eisen 
haben, welche eine Beihe von Linien absorbiren oder emittiren, und andere Eisen- 
dämpfe, welche eine Beihe ganz anderer Linien absorbiren ; die beiden Dampf- 
massen würden ebenso verschieden sein, wie die zweier verschiedener Elemente.^) 



1) J. N. Lockyer, On a sun-spot observed August 31, 1880. Proc. Roy. Soc. 81. p. 72 
(1880). On the iron lines widened in solar spots. Proc. Roy. Soc. 81. p. 348—349 (1881). Sur 
les rales da fer dans le soleil. C. R. 92. p. 904—910 (1881). Siehe auch: Cbemistry of the 
snn. London bei Mac Millan & Co., 1887, p. 347 ff. 

2) Eine ganz andere Erklärung für verschiedene Verschiebung der Linien lässt sich 
dnrch die Erscheinungen der anomalen Dispersion geben. Es ist hier nicht der Ort, näher 
daranf einzugehen, ich wiU vielmehr nur auf die beiden Abhandlungen von W. H. Julius, 
Solar phenomena considered in connection with anomalous dispersion of light [Akad. v. Wetens. 
Amsterdam 1900 p. 575—588, und Astrophys. J. 12. p. 185—200 (1900)] und von R. W. Wood, 
On the production of a line spectrum by anomalous dispersion, and its application to the ^flash 
spectmm'^. Astrophys. J. 18. p. 63—67 (1901) hinweisen. Die Arbeiten haben grosses theore- 
tiBches Interesse, aber ich bin mit J. Wilsing [Astron. Nachr. 156. Nr. 3735 p. 225—229 
(1901)) der Ansicht, dass sie für eine wirkliche Erklärung der Sonnenphänomene kaum in Be- 
tracht kommen werden. Bei der Correctur kann ich noch eine Arbeit von Julius zufügen: 
On the origin of the double lines in the spectrum of the chromosphere , due to anomalous 
disperaion of the light from the photosphere. Proc. Roy. Soc. Amsterdam 1901, p. 195—203. 



872 Kapiul IV. 

In Fig. 19 ist eine Zeichnung nach Lockyer gegeben, welche für ein 
kleines Stück des Spectnims das Verhalten der Eisenlinien zeigt Oben sind 
die betreffenden Linien aus dem gewöhnlichen Sonnenspectrnm, darunter die 
Linien im Bogen resp. dem Funken, nach Angström und nach Thal6n, ein- 
getragen. Dann folgen die Beobachtungen von Lockyer für einige Flecke, 
wobei die verschoben oder verzerrt gesehenen Linien durch gekrümmte Linien 
angedeutet sind, die unverändert gebliebenen durch grade. 

Lockyer betrachtet diese Erscheinungen als einen Beweis für die Disso- 
ciation des Eisens, und ich möchte ihm darin zustimmen.') Ein anderer Er- 
klärungsversuch von H, W. Vogel ') ist ganz unhaltbar: Vogel bemerkt, dass 



Fig. 1». 

nach den Beobachtungen von Kundt Aas Lösungsmittel eines Farbstoffes Ein- 
fluss auf die Lage des Absorptionsstreifen habe, und meint, das Gleiche könne 
auch bei Dämpfen der Fall sein, so dass deren Absorptionslinien sich durch 
Beimischung anderer Dämpfe verschieben. 

Diese Annahme ist indessen wohl zweifellos falsch; ausserdem aber hilft 
sie, wie mir scheint, nicht über die Schwierigkeit fort. Denn auch in diesem 
Fall mUssten wir annehmen, dass die verschieden verzerrten Linien von ver- 
schieden gemischten Dampfmassen ausgesaiidt werden, dass also in der Sonne 
sich Dämpfe befinden, welche nur je einen Theil der uns bekannten Eisenlinien 
ausseudeii. 

1) Auch Ä. C. y OH n g io seinem Buch : The stui. London bei Kegan Punl, Trench *fe Co., 
Itf82, p. 100, Btimmt Lockyer zu. 

2) H.W.Vogel, Ueber Lockyers Disfiociationstheorie. Berl. Ber. 1992, p. M5— »OT, auch 
Wiedem. Ann, 18. p. 261-2B: (18NS). 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 273 

In einer vortrefflichen Abhandlung über die genauere Structur der 
Fraunhoferschen Linien zeigt Je well»), dass sie verschiedenen Schichten 
der Sonnenhfille ihren Ursprung verdanken, und dass sich daher in ihnen in 
eomph'cirter Weise Emission und Absorption über einander lagern. Je nach der 
Temperatur und der Dichte der Schicht, deren Wirkung in Frage kommt, könne die 
Breite, die Intensität und die Wellenlänge verschieden sein. „Summarizing results, 
we may say that in some cases we can, in all probability see actually through 
the cooler absorbing atmosphere of the sun, and observe the original emission 
lines of the photosphere, or the gases immediately above it. Also, that while 
all the metallic lines in the solar spectrum are actually produced in those 
portions of the solar atmosphere close to the sun's surface, the solar line, as 
we generally recognize it, may in some cases be produced at a considerably 
higher altitude. 

This effectually disposes of the necessity of any dissociation hypothesis 
to account for most solar phenomena. 

Two adjacent lines of iron, for instance, may show the effects of a violent 
motion of iron vapor in opposite directions, in the neighborhood of spots, or 
one line (the smaller one corresponding to one ofLockyer's „short lines") 
may show a broadening and increase of intensity in the spectrum of a sun- 
spot, while the other line (the larger one corresponding to one of Lockyer's 
„long lines") is unaffected. But this does not prove that iron vapor is disso- 
ciated in the sun. It merely shows that the apparently similar portions of 
the two lines in the solar spectrum are produced at different elevations in the 
solar atmosphere, The stronger iron line will be affected in a sun-spot as much 
as the other one, but it is the portion of the line produced at the same level as 
the other line and may be masked completely or very largely, by the emission 
line produced at a higher level, while the second absorption line in the solar 
spectrum may be entirely unaffected, being produced at a still higher altitude. 

This also explains why some of the lines (the short lines generally) of 
an element may be most prominent in sun-spot spectra, while others (gene- 
rally the long lines) are those most frequently seen in prominences or in the 
chromosphere." 

Mir scheint^ dass mit diesen Worten die Lockyersche Anschauung nicht 
als falsch erwiesen wird; auch nach Je well werden die Linien in verschiedenen 
Schichten verschieden beeinflusst, oder verhalten sich verschieden in Bezug 
auf Emission und Absorption. Das erklärt ebenLockyer als hervorgebracht 
darch verschiedene Temperatur und Dichte. Aber die eine Erklärung lässt sich 
ebenso wenig beweisen oder widerlegen, wie die andere. 

191. Bei Beobachtung der in Sonnenflecken am meisten verbreiterten 

1) L. E. Jewell, The coincidence of solar and metallic lines. A study of the appea- 
rance of lines in the spectra of the electric are and the sun. Astrophys. J. 8. p. 89—113 
(1S96). Siehe die Antwort von Lockyer: The shifting of spectral lines. Nat. 58. p. 415— 
417 (1896). 

Kayser, Speotrosoopie. II. 18 



274 Kapitel IV. 

LiDieB findet Lockyer') eine weitere Stütze seiner Theoiie. Es zeigt sich 
nämlich, dass diese Linien immer andere werden, in der Art, dass znr Zeit des 
Fleckenminimums fast alle stark beeinfinssten Linien bekannte Linien sind, die 
zu Fe gehören , beim Fleckenmaximnm aber fiist lauter nnbekannte Linien. 



In obenstebender Figur 20 sind die Resultate für einen halben Cyclas, vom 
Minimum bis zum Maximum, dargestellt, indem als Ordinaten die Zahl der ge- 
il J. N. Lockyer, Preliminary report t« the aolar phyaics committee on the snn-Hpot 
obgervntions mnde nt Kensington. Proc. Roy. Soc. 33. p. 154— 15S (tSbt). On the moat wide- 
ned lines in san-apot apectra. First and aecond series from Nov. 12, 1S79, to Oct, 15, l&Sl; 



Verbindungsspectra. Mehrfache Spectra. 275 

sebenen Linien, als Abscissen die Zeit genommen ist. Es sind immer die 
Summen ans Beobachtungen von hundert Flecken genommen; die punktirte 
Linie bezieht sich auf die Zahl der bekannten Eisenlinien, die ausgezogene auf 
anbekannte Linien, und man sieht in der That sehr auffallend, wie die Reihe 
der einen Linien durch die anderen ersetzt wird. Unten sieht man noch die 
CurVen für Ti und Ni, die dasselbe, wenn auch weniger auffallend zeigen. In 
der zweiten Hälfte des Cyclus hat Lockyer^) den umgekehrten Gang be- 
obachtet^ die unbekannten Linien verschwanden allmählich, die Linien von Fe^ Ti, 
Ni wurden zahlreicher. Da zur Zeit des Fleckenmaximums die Thätigkeit der 
Sonne besonders gross, daher die Temperatur in den äusseren Schichten beson- 
ders hoch ist, so erklärt Lockyer die Erscheinung als ein wirkliches Ver- 
schwinden des Eisens, wofür die Dissociationsproducte mit unbekannten Linien 
auftreten. 

192. In neuester Zeit ist Lockyer 2) noch einen Schritt weiter gegangen, 
indem er auch einen Vergleich zwischen den irdischen Spectren und den Stem- 
spectren anstellt Ich kann hier aber nur in Umrissen seinen Angaben folgen, 
da ich mich nicht in einer Discussion der Sternspectra und der Theorie ihrer 
Entwicklung verlieren will. 

Wenn man vom Spectrum des Bogens zu dem des Funkens übergeht, so 
verschwinden einzelne Linien, andere werden stärker; wenn wir nun die stärk- 
sten Entladungen, die uns irgend zu Gebote stehen, anwenden, und die Linien, 
welche bei diesem letzten Schritte besonders an Intensität gewinnen oder neu 
auftreten, herausgreifen, so werden wir vermuthlich die Linien des betreflfenden 
Elementes vor uns haben, welche bei noch höherer Temperatur allein übrig 
bleiben würden, — oder wie ich lieber sagen möchte, die Linien, die dem stärkst 
zerfallenen Molecel entsprechen. Wie schon mehrfach bemerkt, spricht Lockyer 
immer nur von einem Einfluss der Temperatur, über welche wir beim 
Funken nichts wissen; die grössere Dissociation kann ebenso gut durch den 
stärkeren Funken ohne Temperaturerhöhung hervorgebracht sein. Da es aber 
schliesslich hier nicht darauf ankommt, wie die Dissociation bewirkt wurde, 
will ich der Kürze halber mit Lockyer nur von Temperatur sprechen. 

Lockyer erzeugt also die Spectra einer grösseren Anzahl von Elementen 
mit einem gewaltigen Inductionsapparat von Spottiswoode, der einen Meter 

Proc Boy. Soc. 86. p. 443 — 446 (1884). Fnrther discussion of the sun-spot spectra observations 
made at Xensington. Proc. Roy. Soc. 40. p. 347—362 (1886). Further discussion of the sun- 
spot olneirations made at Soutibi Eensington. Proc. Roy. Soc 42. p. 37 — 46 (1887). Siehe auch 
Chemistry of the sun, p. 310—325 (1887). Eine vollständige Wiedergabe des Beobachtungs- 
matarials über Sonnenflecken findet sich in einer Publication des Solar physics committee*. 
Spectra of sun-spots, 1879—1897. London bei Wyman and Sons 1900, 4^ 141 pp. 

1) J. N. Lockyer, Further discussion of the sun-spot observations made at South Ken- 
sington. Proc Roy. Soc 46. p. 385—401 (1889). Observations of sun-spot spectra 1879 — 1894. 
Proc- Boy. Soc 67. p. 199—201 (1894). 

2) J.N. Lockyer, On the iron lines present in the hottest stars. Proc. Roy. Soc. 60. 
p. 475—476 (1897). On the chemistry of the hottest stars. Proc. Roy. Soc. 61. p. 148— 
209 (1897). 

18* 



276 Kapitel IV. 

lange Funken in Luft giebt, und sucht die dabei besonders verstärkten Linien 
heraus. Er nennt sie „enhanced lines", was ich mit „verstärkte Linien'^ 
übersetzen will. Er sagt i) : „Neglecting then all changes at the lowest tempe- 
ratures, but including the flame spectrum, four distinct temperature stages are 
indicated by the varying spectra of the metals; for simplicity I limit myself 
to iron as an example. These are : 

1. The flame spectrum, consisting of a few lines and flutings only, in- 
cluding serveral well-marked lines, some of them arranged in triplets. 

2. The are spectrum, consisting, according to Rowland, of 2000 
lines or more. 

3. The spark spectrum, diflfering from the are spectrum in the enhance- 
ment of some of the short lines and the reduced relative brightness of others. 

4. A spectrum consisting of a relatively very small number of lines 
which are intensified in the spark. This, as stated above, we can conceive to 
be visible alone at the highest temperature in a space efflciently shielded 
from the action of all lower ones, since the enhanced lines behave like those 
of a metal when a Compound of a metal is broken up by the action of heat" 

Diese verstärkten Linien der verschiedenen Elemente, wie sie mit dem 
grossen Inductor und einem Ro wlandschen Gitter photographisch gefunden wor- 
den, vereinigt Locky er zu einem Spectrum, welches er „test spectrum" 
nennt, um damit die Spectra verschiedener Himmelskörper zu vergleichen. 

Er macht zuerst darauf aufmerksam, dass das Spectrum der Chromo- 
Sphäre wesentlich abweicht von dem gewöhnlichen Sonnenspectrum, dass sie 
eine Menge unbekannter Linien enthält. Da sie den heissesten Theil der Schich- 
ten der Sonne bildet, in welcher die Frau nhof ersehen Linien erzeugt wer- 
den, so kann man erwarten, dass wenn Dissociation thätig ist, die unbekannten 
Linien eben Linien höherer Temperatur sind. In der That findet Locky er, 
dass im Grossen und Ganzen das test spectrum sich im Chromosphärespectrum 
vorfindet. 

Ich will nicht verschweigen, dass dieser Vergleich mit dem Spectrum der 
Chromosphäre seine grossen Bedenken hat. Die Kenntniss dieses Spectrums ist 
immerhin noch sehr gering, und sein Ursprung zweifelhaft. Aber ich will 
mich damit begnügen, den Vergleich von L o c k y e r anzuführen, und auf die 
Photographie hinzuweisen; die er zur Bekräftigung seiner Ansicht veröflTent- 
licht hat. 2) 

Noch viel auffallender ist aber der Vergleich mit den Sternen ; es findet 
sich, dass eine ganze Reihe bis dahin als unbekannt bezeichneter Linien durch 
die verstärkten Linien erklärt wird. Locky er findet einen Stern, a Cygni, 
dessen Spectrum im Wesentlichen identisch ist mit seinem test spectrum, und 

1) J. N. Locky er, Inorganic evolution, p. 32. London bei Macmillan & Co., 1900. 

2) Siehe die Bemerkungen von A. Schnster, On the chemical Constitution of stars. 
Proc. Roy. Soc. 61. p. 209— 213 (1897), und die Antwort von Lockyer: Inorganic evolntion. 
p. 146 u. ff. 



Verbindangtispectrii. Mehrfache Sp«ctra. 277 

er sagt in Bezug darauf: „For twenty years I haye loi^ed for an incandes- 
cent bettle in whieh to störe what the centre of the spark produces. The stars 
have ßow provided it" In Fig. 2) ist nach Lockyers Photographie das 
Spectrum des Sternes und darunter das Testspectrum wiedergegeben; man 
wird ohne Weiteres zugeben, dass die TTebereinstimmung sehr auffallend ist. 
Die hypothetischen Dissociationsproducte, welche den verstÄrkten Linien 
entsprechen, hatLockyer, um sie kurz bezeichnen zu können, Proto-Ele- 
mente genannt, and so spricht er von Proto-Eisen, Proto-Calcium u. s. w. Die 
Hauptlinien, durch welche diese Elemente characterisirt sein sollen, sind fol- 
gende: Proto- Wasserstoff: 4542,7'), Proto- Magnesium ; 4481,3; Proto-Calcium: 
3933,8; Proto-Eisen: 4233,3; Proto-Titan: 4444,0; Proto-Kupfer : 4556,1; Proto- 
1933 Ht Hj Si 42 



Vlg. Sl. 

Mangan: 4344,4; Proto-Nickel: 4067,4; Proto-Chrom: 4588,8; Proto- Vanadium : 
4053,9; Proto-Strontinm: 4215,7. 

Auf die weiteren Schlüsse, die Lockyer aus der Vergleichung der Steni- 
spectra zieht, will ich hier nicht eingehen Näheres findet man ausser in den 
Orginalabhandlnngen in dem schon citirten Buche: Inorganic evolutiou. Ich 
wtll nur erwähnen, dase Lockyer annimmt, in dem heissesten Sterne sei nur 
Wasserstoff vorhanden, dann kommt bei abnehmender Temperatur Helium 
dazu, dann Magnesium, Calcium, Sauerstoff, Stickstoff, Kohle, Silicium, dann die 
Schwermetalle. 

193. Es sind damit die wesentlichsten Punkte, welche Lockyer für die Disso- 
ciationstbeorie im Lauf der Jahre herangezogen hat, angefilhrt. Einzelne von 
ihnen mnssten ohne Weiteres aufgegeben werden, auch gegen die übrigen kann 
man mehr oder weniger begründete Bedenken erheben, und man wird zugeben, 

1) Dies ist eine Linie der zweiten Nebenserie des Wasseratoffs. 



278 Kapitel IV. 

dass kein einziger von den Beweisen zwingend ist; alle angeführten Er- 
scheinungen lassen sich auch anders, wenn anch schwerer, erklären. Betrachtet 
man aber alle Erscheinungen zusammen, und bedenkt man, wie viele ver- 
schiedenartige Beobachtungen sich durch die Dissociationstheorie ungezwungen 
und einheitlich erklären lassen, so wird man doch zum Schlüsse kommen, dass 
die Theorie berechtigt ist, wenn auch vielleicht nicht in der ihr von Lockyer 
gegebenen Ausdehnung, nach welcher die Dissociationsproducte verschiedenen 
Elementen gemeinsam sein sollten. 

Dieser Schluss scheint mir zur Gewissheit erhoben zu werden durch eine 
ganze Anzahl neuerer Beobachtungen, welche denn auch Lockyer in seinem 
neuesten Buche in sehr geschickter Weise verwerthet. Ich will diese Er- 
scheinungen in anderer Reihenfolge besprechen, indem ich mit derjenigen an- 
fange, die mir am beweiskräftigsten zu sein scheint. 

Als es Z e e m a n gluckte, den so lange Zeit vergeblich gesuchten Einfluss 
des magnetischen Feldes auf das Spectrum nachzuweisen, fand er eine Erklä- 
rung für die beobachtete Spaltung der Spectrallinien in zwei oder mehr Compo- 
nenten in der Theorie von Lorentz. Sie nimmt bekanntlich an, dass zu der 
Lichtbewegung der Ionen eine Kreisbewegung in Ebenen senkrecht zu den mag- 
netischen Kraftlinien hinzugefügt wird, sobald die Lichtquelle in ein magnetisches 
Feld gebracht wird. Es wird also kurz gesagt (Ausführliches siehe in dem 
Kapitel IX) die Bewegung des emittirenden Theilchens geändert. Wir müssen 
daraus den Schluss ziehen, dass alle Spectrallinien, die von demselben Theilchen 
ausgesandt werden, in genau derselben Weise verändert werden, und umgekehrt: 
sobald zwei Spectrallinien sich im Magnetfeld verschieden verhalten, können sie 
nicht von demselben Theilchen herrühren. 

Nun zeigen die Versuche 2) erstlich einmal, dass die Linien der Banden- 
spectra gar nicht beeinflusst werden. Wie das die Theorie erklären kann, 
geht uns hier nichts an; jedenfalls ist damit der Beweis geliefert, dass die 
Bandenspectra von ganz anders gebauten Theilchen ausgesandt werden, als 
die Linienspectra. 

Femer findet man sofort, dass die verschiedenen Linien desselben Ele- 
mentes sich ganz verschieden verhalten: einige werden in Triplets, andere 
in viel mehr Linien zerspalten, wieder andere bleiben unverändert. Also auch 
hier sind wir zum Schlüsse gezwungen: im Dampf sind verschieden gebaute 
Moleceln oder Atome vorhanden, die Linien des Spectrums werden von ver- 
schiedenen Ionen erzeugt, das Spectrum erscheint als die Summirung zahl- 
reicher einzelner Spectra. Man würde nun wohl vermuthen, dass die gesetz- 
mässig gelagerten Linien eines Spectrums zusammengehören und von demselben 
Atom stammen, oder wenigstens, dass z. B. die Linien einer Triplet-Serie sich 
gleich verhalten. Aber das wird durch die Erfahrung widerlegt: nehmen wir 

1) Sir Norman Lock 3' er, Inorganic erolntion as stadied by spectram analysis. 
London bei Macmillan & Co. 1900. 8^, 191 pp. 

2) Die Versuche und die Litteraturangaben siehe im IX. Kapitel. 



Verbindungs8pectra. Mehi fache Spectra. 279 

irgend ein Triplet der ersten Nebenserie, z. B. des Hg, so zeigt sich, dass jede 
der drei Linien andei^ umgestaltet wird. Dagegen findet sich, dass die ersten 
Linien aller Triplets einer Serie sich identisch verhalten, ebenso alle zweiten 
Linien and die dritten, und wir werden annehmen können, dass die sich gleich 
verhaltenden Linien von einem Atom herrühren. Wir dürfen danach nicht von 
Serien von Paaren oder Triplets sprechen, sondern von Linienserien, deren je zwei 
oder drei zusammenliegen. Wenn man somit z. B. im Spectrum des Na von drei 
Serien von Paaren sprach, werden wir jetzt sagen müssen. Na besitze sechs 
Serien von Linien, und wir werden annehmen müssen, dass im Natriumdampf 
wenigstens sechs verschiedene schwingende Theilchen vorhanden sind.») Ich 
glaube nicht, dass es eine andere Erklärung für diese Thatsache giebt und 
dann wäre damit der Zerfall der Moleceln in verschiedenartige Producte 
bewiesen. 

194. Eine zweite Beobachtung, die zu demselben Schlüsse führt, ver- 
danken wir E. C. Pickering: vom Wasserstoff kennen wir im Laboratorium 
zwei verschiedene Spectra, das sogen, zweite Spectrum, auch wohl weisses 
Spectrum genannt, welches zahlreiche Linien enthält, und das eigentliche 
Linienspectrum, aus einer einzigen Linienserie bestehend (welche freilich nach 
Michel so n auch noch aus Doppellinien besteht). Wir haben damit schon 
zwei verschiedene Moleceln des Wasserstoffs. Nun hat Pickering*) im Spec- 
trum des Sternes ^ Puppis eine neue Linienserie entdeckt, über deren Zu- 
gehörigkeit zu Wasserstoff kein Zweifel bestehen kann; die beiden Serien 
büden offenbar die erste und zweite Nebenserie des Wasserstoffs. Im Labo- 
ratorium ist es noch nie gelungen, Linien dieser zweiten Serie zu erzeugen 
noch viel weniger solche einer hypothetischen Hauptserie. Wenn somit dadurch 
der Beweis geliefert ist, dass die Serien getrennt vorkommen können, so müssen 
wir schliessen, dass sie von anderen schwingenden Theilchen erzeugt werden. 

Einen dritten Beweis liefert die Erscheinung, dass die Spectrallinien durch 
Druck verschoben werden, welche zuerst von Je well ») entdeckt, dann durch 
Humphreys und Mo hl er 4) genauer studirt worden ist. Dabei hat sich zu- 



1) Noch viel complicirter werden die Verhältnisse z. B. bei Sauerstoff. Wir kennen 
hier i) das Absorptionsspectmm des Ozon. 2) Das Absorptionsspectrnm des kalten Sanerstofiis, 
A, B, a der Sonne. 3) Die Absorptiunsbanden, deren Intensität nach Janssen mit dem Quadrat 
der Dichte wächst. 4) Ein continuirliches Emissionsspectrum. 5) Das Bandenspectmm des ne- 
gativen Pols. 6) Das gewöhnliche linienreiche Linienspectrum. 7) Dos Serienspectrum ^ wel- 
ches nach Runge und Paschen mindestens 2 Serien von Triplets und 2 Serien von Paaren 
besitzt, daneben aber noch überzählige Linien. Rechnen wir also für letzteres Spectrum 11 
veischiedene schwingende Theilchen, für das gewöhnliche Linienspectrum nur eins, was ja 
jedenfaUs viel zu wenig ist, so hätten wir schon 17 verschiedene Formen, in welchen Sauer- 
stoff vorkommen kann. Aehnliche Betrachtungen siehe bei Lockyer, Inorganic evolution, 
Kap. 23. 

2) Näheres darüber siehe im Kapitel über Gesetzmässigkeiten. 

3) L. E. Je well, The coincidence of solar and metallic lines. Astrophys. J. 8. p. 89— 
113 (1896). 

4) W.J. Humphreys and J. F. Mohler, Effect of pressure on the wave-lengths of 
lines in the arc-spectra of certain Clements. Astrophys. J. 8. p, 114—137 (1896). — J. F. Mohler^ 



I 



280 Kapitel IV. 

nächst herausgestellt, dass die Linien der Bandenspectra sich nicht verschieben, 
also auch hier werden die Theilchen, welche die Banden emittiren, als von 
ganz anderer Beschaflfenheit characterisirt, als die, welche Linienspectra emit- 
tiren. Dann aber hat sich, wie beim Zee man -Phänomen gezeigt, dass 
nicht alle Linien eines Elementes gleich stark verschoben werden, sondern, 
dass die Linien in zusammengehörige Gruppen geordnet werden können, die 
sich gleich verhalten. Auch hier spielen wieder die zu Serien gehörenden 
Linien eine besondere Rolle. Ueber das Detail sehe man das folgende Kapitel. 
Auch das ungemein verschiedene Verhalten der Linien eines Spectrums 
in Bezug auf Verbreiterungserscheinungen, die ebenfalls im nächsten Kapitel 
besprochen werden, lässt sich hier anführen. Wenn wir finden, dass bei Ver- 
änderung von Dichte, Temperatur oder Stärke der electrischen Anregung ein- 
zelne Linien ganz unverändert scharf bleiben, andere desselben Spectrums sich 
ungemein verbreitern, so kann unmöglich derselbe schwingende Körper beide 
erzeugen. Diese Annahme wird noch bestärkt, wenn man sieht, dass solche 
verschieden verbreiterte Linien sich auch verschieden in Bezug auf Wirkung 
des Druckes, der Selbstinduction, umgebender Gase u. s. w. verhalten, so dass 
im Grossen und Ganzen durch alle diese Merkmale ein Spectrum in dieselben 
Gruppen von Linien zerfällt. 

195. Es lassen sich noch eine Reihe von Thatsachen anführen^ welche 
sehr deutlich für die Möglichkeit verschiedener Atom-Aggregate sprechen. 
Zuerst sei die sehr interessante Beobachtung von Janssen angeführt, dass 
im kalten Sauerstoff zwei Arten von Absorptionsbanden auftreten: die einen 
gehorchen dem gewöhnlichen Absorptionsgesetz, dass ihre Dunkelheit sowohl 
proportional der Dicke als der Dichte der Schicht wächst, während die zweite 
Art bei unverändertem Druck auch proportional der Dicke, aber bei ver- 
ändertem Druck proportional dem Quadrat der Dichte wächst. Die ersten 
Banden sind die wohl bekannten Gruppen A,B, a des Sonnenspectrums , die 
zweiten waren nicht in Linien auflösbar. 

Die einfachste Erklärung dieser Thatsache ist die Annahme, die zweite 
Art von Banden verdanke ihren Ursprung complicirter gebauten Moleceln; es 
ist dann plausibel, dass die Zahl dieser Aggregate dem Druck proportional 
wächst. Bei verdoppeltem Druck werden also in der Masseneinheit doppelt 
so viel dieser complicirteren Aggregate vorhanden sein; da ausserdem die 

The eflPect of pressure on wave-length. Astrophys. J. 4. p. 175—181 (1896). — W. A. Kum- 
phreys, A further study of the effect of pressure on the wave-lengths of lines in the arc- 
spectra of certain elements. Astrophys. J. 4. p. 251— 262 (1896); Changes in the wave-fire- 
quencies of the lines of emission spectra of elements, their dependence upon the elements 
themselves and upon the physical conditions, under which they are produced. Astrophys. J. 6l 
p. 169— 232 (1897). 

1) J.Janssen, Sur rapplication de Tanalyse spectrab a la mScanlqne mol^culaire et 
sur les spectres de Toxygöne. Rep, Brit. Ass. 1880, p. 547—554. Siehe auch dazu ö. D. Li- 
ve in g and J. De war, On the refraction and dispers ion of liquid oxygen and the ahsorption 
spectrum of liquid air. Phil. Mag. (5) 40. p. 268—272 (1895), auch C. R. 121. p. 162-164 (1895). 



Verbindnngsspectra. Mehrfache Spectra 281 

Masse in gegebenem Volnmen proportional dem Druck wächst, so muss die 
Absorption in einer Bohre, die nur von der Zahl der getroffenen absorbiren- 
den Theilchen abhängt, proportional mit dem Quadrat des Druckes wachsen. 

Eine zweite hierher gehörende Erscheinung kann man mit E. Wiede- 
mannO im Verhalten des Jods finden. Geschmolzenes Jod sieht braun aus, 
ebenso Lösungen in Alcohol, während Joddämpfe und Lösungen in CS, violett 
aassehen. Wiedemann erklärt das durch die Annahme, das Jodmolecel sei 
in beiden Fällen verschieden zusammengesetzt, also natürlich bei brauner Farbe 
complicirter , bei violetter einfacher. Dann sollte man annehmen, dass bei 
starker Abkühlung eine violette Lösung braun, bei starker Erhitzung eine 
braune Lösung violett werde. Beides bestätigt sich: Die Lösung in CS, wird 
bei — 80® braun, eine Lösung in Fettsäureäther wird bei 4- 80^ violett. Ebenso 
findet Ebert^), dass in Joddampf mit steigender Temperatur die Absorption 
im Violett, die der braunen Farbe entspricht, immer mehr abnimmt. 

Ganz entscheidend sind diese Versuche nur aus dem Grunde nicht, weil 
nach Beck mann 3) die Dampfdruckerniedrigung in beiden Lösungen auf das 
gleiche Molecel schliessen lässt, während Gautier und Charpy*) nach der 
Gefrierpunktserniedrigung verschiedene Moleceln annehmen. 

196. Endlich möchte ich noch einen auf ganz anderem Gebiete liegen- 
den Beweis anfuhren, den J. J. T h o m s o n s) giebt. Die optische Theorie von 
Loren tz giebt einen Ausdruck für den Zusammenhang zwischen dem Bre- 
chungsexponent (oder der Dielectricitätsconstante) eines Dampfes für Licht 
von bestimmter Schwingungszahl und zwischen der Masse und Ladung eines 
Ions und der Zahl der Ionen, welche mit dieser Schwingungszahl schwingen. 
Thomson führt die Rechnung zum Beispiel für He durch unter der Annahme, 
dass alle Moleceln des Gases gleich schwingen, oder mit anderen Worten, dass 
die Linie D, von allen vorhandenen Moleceln ausgesandt wird. Dabei finden 
sich aber Werthe der Dielectricitätsconstante, welche viel zu gross sind, und 
Thomson schliesst daraus, dass nicht alle Moleceln zu der Linie D, beitragen, 
sondern nur ein kleiner Theil aller, während die anderen andere und andere 
Linien emittiren. Das Spectrum erscheine danach als die Summe zahlreicher 
Spectra, die von verschiedenen Aggregaten ausgesandt werden. Thomson 
fugt noch hinzu, so erkläre sich auch leicht die grosse Veränderlichkeit der 

1) E. Wiedemann, Optische Notizen. Sitzber. d. physik.-medic. Soc. zu Erlangen 1887; 
ferner Wiedem. Ann. 4L p. 299—301 (1890). Siehe auch F. S teurer, Ueber die Gesetzmässig- 
keiten im Absorptionsspectrum eines Körpers. Wiedem. Ann. 88. p. 577—586 (1888). 

2) H. Ebert, Sitzungsber. d. physic.-medic. Soc. zu Erlangen 1889. 

3) E. Beckmann, Ueber die Moleculargrösse des Jods, Phosphors und Schwefels in 
Lösungen. Zs. physical. Chem. 5. p. 76-82 (1890). 

4) H. Gautier et G. Charpy, Sur Tetat de Tiode en dissolution. C. R HO. pr. 189— 
191 (1890). Zu demselben Resultat kommen Paternö e Nasini, Zs. physical. Chem. 4. p. 539 
(1S89) und M. Loeb, Zs. physical. Chem. 2. p. 606—612 (1888). 

5) J.J.Thomson, On a view of the Constitution of a luminous gas suggested by 
Lorentz's theory of dispersion. Arch. N4erl. (2) 5. p. 642 643 (1901). 



282 Kapitel IV. 

Spectra und es zeige sich, dass die Zahl der Linien eines Spectrums nichts 
mit der Zahl der Freiheitsgrade eines Molecels zn thnn habe. 

197. Alle diese Erscheinungen scheinen mir unwiderleglich die Zerleg- 
barkeit der Atome in kleinere und verschieden beschaffene Theile nachzu- 
weisen, und damit die erste Hypothese, welche in Lockyers Dissociations- 
theorie steckt, zu bestätigen, und unter diesem Gesichtspunkt erlangen dann 
auch Lockyers Beobachtungen erhöhte Bedeutung. Dagegen lassen sie den 
zweiten Theil seiner Hypothese, dass nämlich die Dissociationsproducte ver- 
schiedener Elemente identisch sein können, unbewiesen. Trotzdem wird man 
sich theoretisch der Berechtigung auch dieses Theiles nicht verschliessen 
können. Es ist eine altbekannte und logisch allein befriedigende Annahme, 
dass es nur eine Art von Materie gebe, und dass unsere Elemente nur durch 
verschiedenen Aufbau aus dieser Materie entstanden seien. Diese Anschauung 
findet ja auch eine mächtige St&tze in dem periodischen System der Elemente. 
Danach aber müssen wir bei fortgesetzter Dissociation schliesslich von allen 
Elementen zu denselben Theilchen der Urmaterie kommen. Bekanntlich glaubt 
J. J. Thomson diese Urmaterie als Träger der Electricität in denEathoden- 
strahlen erkannt zu haben. Ohne näher auf diese, wie mir scheint, noch sehr 
hypothetische Erklärung einzugehen, will ich doch noch erwähnen, dass Thom- 
son die Masse dieser Corpusceln, wie er die kleinsten Theilchen nennt, zu 
etwa ein Tausendstel bis ein Zweitausendstel der Masse eines Wasserstoff- 
atoms bestimmt zu haben meint. Die von Thomson gefundenen Erschei- 
nungen sind jedenfalls sehr interessant und wichtig^ ob aber die Messungen 
und die Deutung, welche er den Erscheinungen giebt, richtig sind, habe ich 
hier nicht zu discutiren. 

Wenn wir nun zum Schlüsse noch einmal einen Blick auf die verschie- 
denen Erklärungen für die Veränderlichkeit der Spectra werfen, so scheint 
mir, dass alle drei ihre Berechtigung haben und in den verschiedenen Fällen 
herangezogen werden müssen. Es kann keinem Zweifel unterliegen, dass nach 
dem Ei rchh off sehen Gesetz oder nach den Betrachtungen von Zöllner 
die Menge des Dampfes die Intensitätsverhältnisse der Linien bis zu einem 
gewissen Grade beeinflussen kann und muss. Beispiele, die möglicher Weise 
so zu erklären sind, haben wir in den Linien des Ca nach Huggins und in 
den Linien des Magnesiums nach den Beobachtungen von Liveing und 
De war besprochen. Aehnlich wie die Dicke der emittirenden Schicht mnss 
auch die Dichte wirken, aber mit der Einschränkung, dass der Dampf immer 
noch dünn bleiben muss. Sonst aber kann grössere Dichte in doppelter Weise 
anders wirken: erstens wird die Zeit der Stösse gegen die Zeit der freien 
Bewegung wachsen, und dadurch werden die bei den Stössen erzwungenen 
Schwingungen stärker wachsen, als wenn nur die Dicke der emittirenden Schicht 
geändert wird. Zweitens aber werden durch vermehrte Dichte moleculare 
Zusammenlagerungen befördert werden, und dann kann eine fundamentale 
Aenderung des Spectrums, die von ganz anderer Grössenordnung ist, eintreten. 



Verbindimgsspectra. Mehrfache Spectra. 283 

Zweifellos erscheint mir, dass die Zolin ersehe Anschauung nicht im 
Stande ist, die üebergänge zu verschiedenen Stufen des Spectrums zu erklären. 

Auch die Annahme, dass das Spectrum von der Art der Stösse zwischen 
den Moleceln beeinflusst wird, wird in einzelnen Fällen zutreffend sein. Aber 
ich möchte diesen Einfluss wesentlich auf die Stärke der Stösse beschränken, 
d. h. einen Einfluss der Temperatur annehmen, in dem Sinne, dass namentlich 
kürzere Wellenlängen durch steigende Temperatur verstärkt werden. Die 
Erzeugung der verschiedenen Spectralstufen durch veränderte Stösse halte ich 
for ausgeschlossen, und ich möchte auch nicht zu viel Gewicht auf eine mög- 
liche Veränderung des Spectrums durch Zusammenstösse mit anderen chemi- 
schen Atomen legen. 

So bleibt uns als Hauptursache für die Veränderlichkeit der Spectra die 
Veränderung des molecularen Baues, indem sich entweder die Atome bei un- 
veränderter Anzahl anders anordnen, oder indem das Molecel aus einer ver- 
schiedenen Anzahl von Atomen aufgebaut ist; wahrscheinlich wird letzteres 
am häufigsten eintreten. Diese Dissociationshypothese im engeren Sinne ist 
allein geeignet, die Üebergänge vom continuirlichen zum Banden- und zum 
Linienspectrum zu erklären, sie wird aber vermuthlich auch für die meisten 
anderen kleineren Aenderungen, welche beobachtet sind, die einfachste und 
ungezwungenste Erklärung ergeben. 

Leider sind hier wie überall in der Spectroscopie , wenn man näher zu- 
sieht, die experimentellen Kenntnisse noch viel zu gering. Es wäre dringend 
nöthig, dass für verschiedene Substanzen die Spectra unter allen möglichen 
Bedingungen genauer untersucht würden, und das Verhalten der einzelnen 
Linien verfolgt würde. Dabei wäre es freilich wünschenswerth , die Anwen- 
dung von electrischen Entladungen so viel wie möglich aus dem Spiel zu 
lassen, weil die dadurch eingeführten Bedingungen noch weniger bekannt sind, 
als bei hohen Temperaturen. Aber der electrische Ofen sollte herangezogen 
werden, man würde dann von der Flamme bis zu ihm ein Temperaturintervall 
von etwa 2000 zur Verfügung haben, und dadurch wahrscheinlich die Einsicht 
in die Vorgänge erheblich erweitern können. Es käme dabei namentlich auf 
die Zwischenstufen an, der jetzige Sprung von der Flamme oder vom Knall- 
gasgebläse zum Bogen ist zu gross. Die Spectroscopie, die Chemie und die 
Astrophysik würden in gleichem Maasse durch solche Untersuchungen ge- 
winnen. 

d) Continuirliches Spectrum der Gase. 

1^. Ich habe drei verschiedene Stufen der Spectra unterschieden, das 
continuirliche Spectrum 0, das Bandenspectrum und das Linienspectrum. Auf 

1) Eine nicht ernst zu nehmende Betrachtung stellt D^combe [C. B. 183. p. 282—284 
(t901)] an. Er sagt, da jedes Molecel nnr bestimmter Schwingungen fähig sei, könne auch das 
Spectnun fester Körper nicht eigentlich continuirlich sein. Im Innern des Körpers seien alle 
Moleceln identischen Kräften ausgesetzt, aber in der Oberfläche werden der Abstand und die 



284 Kapitel IV. 

das erste will ich noch mit einigen Worten zurückkommen.!) Alle festen 
Körper geben uns beim Glühen das continuirliche Spectrum, wenn wir von 
einigen seltenen Erden absehen, und man nahm anfangs an, dass es für sie charac- 
teristisch sei, während die Gase ein discontinuirliches Spectrum liefern sollten. 
Wenn jede leuchtende Flamme ein continuirliches Spectrum liefert, so konnte 
man diesen Widerspruch erklären, indem man sagte, in den Flammen be- 
finden sich Kohletheilchen, welche das continuirliche Spectrum erzeugen, und 
ebenso wird man das starke continuirliche Spectrum, welches z. B. sichtbar 
ist, wenn man metallisches Natrium oder Phosphor verbrennt, auf aus- 
geschiedene Oxydtheilchen zurückführen können. 

Aber bald fand man, dass auch die Gase in Geisslerröhren oder bei der 
Verbrennung in Fällen, wo keine Ausscheidung fester Theile anzunehmen ist, 
(z. B. CO -i- 0) , ein continuirliches Spectrum geben können. Solche Beobach- 
tungen hat z.B. schon P lücker 2), dann namentlich Dibbits 3) gemacht Zur 
Erklärung wurde die Theorie der molecularen Stösse herangezogen und ent- 
weder angenommen, dass grosse Dichte^) oder hohe Temperatur^) das continuir- 
liche Spectrum erzeuge; im ersten Falle sollte die Unfreiheit der Atome und 
die Häufigkeit der Stösse, im zweiten ihre Heftigkeit alle möglichen Schwing- 
ungen hervorrufen, so dass die characteristischen Schwingungen verdeckt werden. 

Erat Schuster ßj zog auch für diese Erscheinung die Theorie der mole- 
cularen Structur heran, als er fand, dass Sauerstoff in Geisslerröhren unter 
kleinem^Druck und unter Bedingungen, welche eine geringe Temperatur er- 
warten lassen, ein continuirliches Spectrum zeigen könne. 

Man wird also auch hier zweifellos bald die eine, bald die andere Er- 
klärung gelten lassen müssen ; das continuirliche Spectrum des Wasserstoffe ist 
in seinem Wesen offenbar verschieden von dem des Sauerstoffs.'') 

Kräfte variabel; daher ändere sich hier das Spectrum, und die Superposition aUer verschie- 
denen Spectra gebe das continuirliche Spectnim. Das benutzt er, um den Abstand der Moleceln 
zu berechnen. Die stärkste Dispersion, welche man bisher erreicht habe, gebe ein Spectram 
von 15 m Länge im Sichtbaren. Wenn das einzelne Spaltbild 50 fi Breite habe, so sei das 
Spectrum aus 3 x 10' Bildern zusammengesetzt Indem er dann annimmt, jedes Molecel strahle 

100 verschiedene Linien aus, u. s. w., findet er, der Abstand je zweier Molecel müsse -ökkf;r t^ 

betragen. Seine Theorie erkläre auch sehr schön, weshalb Gase kein continuirliches Spectram 
geben könnten (!): sie hätten keine Oberflächenspannung. 

1) Vergl. §164. . 

2) Siehe z. B. J. P lücker, Analyse spectrale, Cosmos 2L p. 283—288, 312—315 (1862). 

3) H. C. Dibbits, Ueber die Spectren der Flammen einiger Gase. Pogg. Ann. ISS. 
p. 497—545 (1864). 

4) Das ist z. B. gewöhnlich für Wasserstoff in Geisslerröhren angenommen. 

5) Für Wirkung der Temperatur spricht sich z. B. P lücker aus, besonders entschieden 
auch A. Wüllner , Pogg. Ann. 147. p. 321—353 (1872) und C. R. 85. p. 280—281 (1877). Le coq 
de Boisbaudran will beide Wirkungen gelten lassen: C. R. 77. p. 937-- 940 (1873). 

6) A. Schuster, Spectrum of oxygen. Phil, Trans. 170, L p. 37—54 (1879). 

7) Auch Ciamician sagt, es gebe zwei ganz verschiedene Arten des continuirlich^i 
Spectrums: Wien. Ber. 78, II. p. 867—890 (1878). 



Yerbindong^sspectra. Mehrfache Spectra. 285 

Ich habe schon an anderer Stelle bemerkt, dass ich für sehr wahrschein- 
lich halte, dass in vielen Fällen das continnirliche Spectrum nur ein undeut- 
liches Bandenspectrum ist, dessen Linien so nahe liegen oder so weit ver- 
breitert sind, dass sie bei ungenügender auflösender Kraft des Instrumentes 
zusammenfliessen. Ein besonderes instructives Beispiel dafür fanden Liveing 
und De war*), welches ich schon angef&hrt habe (§ 164): Der Dampf einer or- 
ganischen Metallverbindung gab brennend ein continuirliches Spectrum, wel- 
ches sich aber bei starker Verdünnung des Dampfes durch Wasserstoff als 
Bandenspectrum zeigte. Äehnliches ist für Absorptionsspectra häufig beobachtet. 

Alle in neuerer Zeit untersuchten Bandenspectra sind aus zahllosen feinen 
Linien zusammengesetzt. Aber namentlich in der älteren Litteratur findet 
man häufig Angaben, nach denen man Banden als Stücke eines continuirlichen 
Speetrums betrachten müsse, Stücke, welche theils nach einer, theils nach 
beiden oder auch nach keiner Seite scharf begrenzt sind. Ich glaube, dass 
alle diese Angaben auf ungenügender Auflösung beruhen, dass in Wahrheit 
sammtliche Bänder aus gesetzmässig gelagerten Linien bestehen. Die im 
rothen und gelben Theile des Spectrums liegenden Calciumoxydbanden sind 
z. B. häufig als solche continnirliche Bänder beschrieben; im Bogenspectrum 
habe ich sie indessen in ungemein enge Linienpaare aufgelöst erhalten. Viel- 
leicht reicht auch das grosse Rowlandsche Oitter nicht in allen Fällen zur Auf- 
lösung, aber jene alten Angaben sind meist mit ein oder zwei Prismen gewonnen. 

199. Bei den discontinuirlichen Spectren zeigt sich sehr häufig ein 
schwaches continuirliches Spectrum, welches sich über ein grösseres oder 
kleineres Gebiet von Wellenlängen erstreckt. Diesem „continuirlichen Grund" 
ist bei Spectralbeobachtungen im Allgemeinen sehr wenig Aufmerksamkeit 
geschenkt worden, was zum Theil daran liegen mag, dass bei verschiedener 
auflösender Kraft und Dispersion der Instrumente die Enden des continuir- 
lichen Grundes verschieden zu liegen scheinen, bei sehr grosser Dispersion der 
Grund in den meisten Fällen ganz unsichtbar wird. Für die genauere Fixirung 
der Lage des continuirlichen Spectrums treten also dieselben Schwierigkeiten 
auf, wie für die Fixirung einer Absorptionsbande; nur photometrisch oder 
besser bolometrisch würde man genauere Auskunft erhalten. Es scheint aber, 
als ob der continnirliche Grund auch durchaus characteristisch für das be- 
treffende Spectrum sei. 

Der continnirliche Grund tritt sowohl bei Flammenspectren, als auch bei 
Bogen- und Funkenspectren auf. Bei Bogenspectren darf man damit natür- 
lich nicht den continuirlichen Grund verwechseln, der entsteht, wenn auch das 
Licht der positiven Eohle auf den Spalt fällt. 

Für die Erklärung stehen zwei Wege offen: entweder nimmt man an, 
dass dieselben Theilchen, welche die Linien erzeugen, auch den Grund be- 
dingen, also gasförmige Moleceln; oder man nimmt. an, dass andere Theilchen, 

1) 6. D. LiTeing and J. De war, Note on the spectra of the flames of some metallic 
compoondfl. Proc. Boy. Soc. 52. p. 117—123 (1&92). 



286 Kapitel lY Yerbindnngsspectra. Mehrfache Spectra. 

und zwar feste, den continuirlichen Grund geben, das Spectrum also eine 
Superposition zweier Spectra sei. 

Bei der ersten Erklärung wird man annehmen können 0, dass der con- 
tinuirliche Grund durch die Moleceln erzeugt wird, die sich gerade beim Zu- 
sammenstoss mit anderen befinden; denn in diesen Momenten können ausser 
den Eigenschwingungen der Atome alle möglichen anderen Schwingungen erregt 
werden, die aber sehr schnell abklingen. Damit stimmt die Thatsache über- 
ein, dass in manchen Fällen der continuirliche Grund wächst mit zunehmen- 
der Dichte, und dass nach Giamician^) das grade in solchen Fällen eintritt, 
wo der steigende Druck die Linien nicht verbreitert. — E. Wiedemann^) 
hat gemeint, dass vielleicht rotatorische Bewegungen der Molecüle den con- 
tinuirlichen Grund erzeugen. 

Die zweite Annahme, dass feste oder flüssige Theilchen die Ursache der 
Erscheinung bilden, ist wohl zuerst von Cazin*) ausgesprochen worden. Er 
beobachtet, dass bei Funken durch verdichtete Gase der continuirliche Grund 
mit dem Druck wächst und schliesslich blendend hell wird im eigentlichen 
Funken, während in der Aureole die Linien des Gases, aber auch solche der 
Electroden und Wände des Gefässes ganz scharf bleiben. Hartley*) nimmt 
an, der continuirliche Grund werde von glühenden Oxydtheilchen der Metalle 
erzeugt, da er beobachtet, dass er in den Funkenspectren der nicht oxydir- 
baren Metalle, z. B. Au, Ag, Pt, fehle. Auch die Metalle mit flüchtigen Oxyden: 
Hg, Jr, Tl, Zn, Cd zeigten den Grund nicht. Dagegen trete er stark auf bei allen 
Metalloiden, auch wenn sie flüchtige Oxyde besitzen, z. B. bei Te, As, Sb, EL 

Dieses auffallende Verhalten der Metalloide ist nicht aufgeklärt. Viel- 
leicht kann man daraus den Schluss ziehen, dass der continuirliche Grund nicht 
von Oxyden, sondern von ungewöhnlich grossen Molecularcomplexen erzeugt wird. 
Dass die Metalloide vor allen anderen Elementen befähigt sind, verschieden- 
artige Complexe zu bilden, ist bei der Dissociationshypothese besprochen worden. 

Snow^) fand, dass metallisches Natrium, in der Bunsenflamme verbren- 
nend, einen starken continuirlichen Grund zwischen 1 (jl und 1.8 /u besitzt, der 
mit dem Bolometer gemessen wurde. In der Enallgasflamme verschwand er. 
Snow meint, er rühre von Natriumoxyd her, welches in der Knallgasflamme 
dissocürt werde. 

1) Siehe H. Kays er, Lehrbuch der Spectralanalyse, p. 98. Berlin bei Springer 1B83. 

2) G. Ciamician, lieber den Einfluss der Dichte und der Temperatur auf die Spectren 
von Dämpfen und Gasen. Wien. Ber. 78, IL p. 867-890 (1878). 

3)E. Wiedemann, Untersuchungen über die Natur der Spectra. Wiedem. Ann. 5. 
p. 500—524 (1878). Siehe p. 509. 

4) A. Cazin, Sur les spectres de T^tincelle d'induction dans Tazote. L'Listitut (2) 4. 
p. 154 — 155 (1876). — Sur le spectre de T^tincelle ^lectrique dans un gas comprim^. C. R. 84. 
p. 1151—1154 (1877). Siehe auch: La spectroscopie, p. 87ff. Paris 1878. 

5) W. N. Hartley, On the physical characters of the Ünes in the spark spectra of the 
elements. Proc. Roy. Soc. 49. p. 448—451 (1891). 

6) B.W. Snow, On the continous spectrum of sodium. Physical Review Lp. 296 — 298(1893). 



KAPITEL V. 



EINFLÜSS VON DRÜCK, TEMPERATÜR, 
ENTLADÜNGSART AUF DIE SPECTRA. 



ERSTER ABSCHNITT. 

Verbreiterung der Linien. 

200. Wir haben im vorigen Kapitel die Veränderlichkeit der Spectra 
innerhalb grosser Stufen besprochen, welche das Aussehen des Spectrums voll- 
ständig ändern kann; jetzt haben wir andere Veränderungen zu erörtern, 
welche bei unveränderter Spectralstufe eintreten und sich auf das Aussehen 
der einzelnen Linien beziehen. 

Es war schon sehr frtthe aufgefallen, dass dieselben Linien unter Um- 
standen als ganz scharfe Linien erscheinen, unter anderen Umständen aber 
als breite Bänder, und dass alle Zwischenstufen zwischen diesen Grenzfällen 
erhalten werden können. Das auffallendste und am längsten bekannte Beispiel 
derart bietet der Wasserstoff dar: lässt man durch dies Gas bei Atmosphären- 
druck Funken gehen, so erhält man ein nahezu continuirliches Spectrum, in 
welchem man nur mühsam die Zusammensetzung aus den ungeheuer ver- 
breiterten Linien des Wasserstoffs erkennt. In dieser Form zeichnete zuerst 
Angström 1) das Wasserstoffspectrum. Schliesst man aber das Gas in 
Oeissl ersehe Röhren ein und vermindert allmählich den Druck, so sieht man, 
wie das Licht sich immer mehr auf die Stellen der Spectrallinien concentrirt, 
und gelangt schliesslich im sichtbaren Theil zu drei, resp. vier ganz scharf 
begrenzten Linien. 

Bei diesem Versuche liegt es nahe, anzunehmen, dass der Druck das 
Maassgebende für die Breite einer Linie sei, und das ist in der That anfangs 
vielfach angenommen worden. Aber andere Versuche zeigen, dass diese Er- 
klärung nicht die richtige sein kann: bringen wir in eine Flamme Spuren 
eines Natriumsalzes, so erhalten wir ganz scharfe Linien. Je mehr Salz ein- 
geführt wird, desto breiter werden die beiden D-Linien, bis sie zu einem 
einzigen breiten Bande zusammengeflossen sind. Hier ist der Druck offenbar 
unverändert der der Atmosphäre geblieben, nur die Dichte des Natrium- 
dampfes hat sich geändert, und man wird so zu dem Schlüsse geführt, dass 
auch beim Wasserstoff nicht der erhöhte Druck an und für sich, sondern die 
durch ihn bedingte erhöhte Dichte die Verbreiterung hervorgebracht hat. 



1) A. J. Angström, Optische Untersuchungen. K. Sv. Vet. Ak. Handl. 1853; Pogg. 
Ann. 94. p. 141-165 (1855). 

Kajser, Spectroscopie. II. 19 



290 Kapitel V. 

Aber auch hierdurch kommt man mit zahlreichen anderen Beobachtungen 
in Widerspruch : wenn wir durch ein Geisslerrohr, welches unter bestimmtem 
Drucke etwa mit Sauerstoff gefüllt ist, Entladungen eines Inductionsapparates 
einmal ohne, einmal mit eingeschalteter Leidner Flasche hindurchgehen lassen, 
so finden wir, dass im zweiten Falle die Linien erheblich breiter geworden 
sind. Von einer veränderten Dichte des Gases kann hier nicht gesprochen 
werden; aber wir wissen, dass durch Einschaltung der Leidner Flasche die 
bei jeder Entladung durchgehende Electricitätsmenge wesentlich erhöht ist, 
und wir können annehmen, dass damit auch die Temperatur des Gases ge- 
steigert worden ist. Auch wenn wir bei dem ersten Versuche mit Wasserstoff 
die Dichte des Gases erhöhen, vermehren wir den Widerstand und damit die 
Temperatur. So hat eine ganze Anzahl von Spectroscopikern den Schluss ge- 
zogen, dass es weder der Druck noch die Dichte seien, welche die Verbreite- 
rung hervorbringen, sondern die Temperatur. Freilich ist damit kaum der 
Versuch mit der Natriumflamme in Harmonie zu bringen. 

Wir wissen aber ferner, dass durch das Einschalten der Leidner Flasche 
sich auch die Entladungsart geändert hat, es sind kräftige Schwingungen 
hervorgebracht worden. Man könnte also daran denken, dass überhaupt keiner 
der bisher genannten Umstände, sondern nur die Art der Entladung das Aus- 
sehen der Spectrallinien beeinflusst. Damit wären dann aber die Erscheinungen 
bei Flammen nicht erklärt, man müsste sie in der Behandlung der Frage voll- 
kommen von den Gasen in G ei ssler sehen Röhren trennen. 

201. Wie man aus diesen einleitenden Bemerkungen ersieht, liegen auch 
hier wieder die Verhältnisse sehr complicirt, und es ist noch sehr wenig Zu- 
verlässiges bekannt ; wir stossen überall auf Widersprüche in den Erklärungen 
und mit den Erklärungen. 

Mit Druck oder Dichte, Temperatur und Entladungsart ändert sich nicht 
nur die Breite der Linien, sondern auch ihre Helligkeit, und damit ihre Sicht- 
barkeit. Wir werden auch diese Erscheinung zu besprechen haben, wenn auch 
nur sehr wenig wirkliche Messungen darüber vorliegen. Uebrigens berühren 
wir dabei vielfach Fragen, welche schon im vorigen Kapitel erörtert sind. 

Endlich ist die Frage vielfach ventilirt worden, ob jene Grössen nicht 
auch die Lage einer Linie im Spectrum , ihre Wellenlänge , beeinflussen ; dar- 
über können wir nun, namentlich dank den Untersuchungen einiger amerika- 
nischer Forscher, bestimmtere Antwort geben, als über die andern hier er- 
wähnten Fragen. 

Obgleich gerade an electrisch erregten Gasen die Verbreiterung zuerst 
beobachtet und discutirt worden ist, will ich mit den Flammen beginnen, zu 
welchen ich auch den Bogen rechne. Bei den Geis sie rächen Röhren wird 
durch die Veränderung der Entladung mit jeder anderen Veränderung eben 
eine erhebliche Complication eingeführt, die die Untersuchung so erschwert 
hat, dass wir nach meiner Meinung über die Bedingungen der Verbreiterang 
bis heute noch so gut wie gar nichts wissen. Der Unterschied zwischen den 



Einfluss von Dnick, Temperatur, Entladungsart auf die Spectra. 291 

Flammenspectren und den electrisch erzeugten ist allerdings von den meisten 
Forschern nicht gemacht worden, sondern sie haben die Resultate des einen 
Gebietes ohne Weiteres auf das andere übertragen, sehr zum Schaden der 
Aufklärung. 

a) Verbreiterung in Flammenspectren. 

203. Der Erste, welcher die verkehrte Meinung aussprach, der Druck 
verbreitere die Linien und mache schliesslich das Spectrum dadurch zu einem 
continuirlichen , war Frankland *). Bei seinen bekannten Versuchen über 
Flammen Hess er Wasserstoff mit Sauerstoff unter Drucken bis zu 10 Atmo- 
sphären verbrennen und fand, dass die Helligkeit der Flamme dauernd zu- 
nahm, das Spectrum ein continuirliches wurde. Gleichzeitig untersuchte er 
Gase in G ei ssler sehen Röhren und fand auch hier eine Zunahme der Lichte 
stärke mit wachsendem Druck und ein continuirlich werdendes Spectrum. 
Daraas zog er den obigen Schluss. Auf ihm basiren zahlreiche Folgerungen 
Lockyers^) aus den nächsten Jahren; z. B. wollte er aus der abnehmenden 
Breite der Wasserstofflinien mit zunehmender Höhe in der Chromosphäre den 
Beweis für den abnehmenden Druck sehen, und aus der Breite Schlüsse über 
die Grösse dieses Druckes ziehen. Ganz dieselbe Ansicht hatte übrigens schon 

o 

vorher Angström 3) ausgesprochen, während — viel später freilich — 
Liveing und De war 4) davor warnen. Später allerdings sagt Lockyer^), 
die Verbreiterung der Linien werde nicht sowohl durch den Druck, als durch 
die Dichte bedingt. 

Gegen den Schluss von Frankland wendet sich St. Ciaire Deville^); 
er sagt, der steigende Druck steigere auch die Verbrennungstemperatur der 
Flammen. Da mit steigender Temperatur die Zahl der Spectrallinien wachse, 
so werde das Spectrum auf diese Weise continuirlich, in Folge der Temperatur, 
nicht des Druckes. 

Eine ganze Reihe von Untersuchungen über Flammenspectra in Be- 
ziehung zur Dichte des leuchtenden Dampfes hat Gouy^) ausgeführt. Er 

1) E. Frankland, On the combustion of hydrogen and carbonic oxlde in oxygen under 
great pressure. Proc. Boy. Soc. 16. p. 419—422 (1868); auch Phil. Mag. (4) 86. p. 447—454 (1868) 

2) Siehe z. B. E. Frankland and J. N. Lockyer, Preliminary note of researches on 
gauseoQfl spectra in relation to the physical Constitution of the sun. Proc. Roy. Soc. 17. p. 288 -- 
291 (1S69). Besearches on gaseous spectra in relation to the physical Constitution of the sun, 
Stare and nebulae. Proc. Boy. Soc. 17. p. 453—454 (1869), ibid. 18. p. 79—80 (1869). 

3) A. J. Angström, Bemarques sur quelques raies du spectre solaire. C. B. 68. p. 647 — 
649 (1866). 

4) G. D. Liveing and J. Dewar, Proc. Boy. Soc. 49. p. 217—225 (1891), siehe p. 224. 

5) J. N. Lockyer, Becent researches in solar chemistry. Proc. Phys. Soc. 2. p. 308 — 
325 (1878), auch Phil. Mag. (5) 6. p. 161—176 (1878). 

6) H. St. Ciaire Deville, De la temperature des flammes et de ses relations avec la 
pression. C. B. 67. p. 1089—1095 (1868), auch Phil. Mag. (4) 87. p. 111—117 (1868). 

7) A. Gouy, Becherches photometriques sur les flammes colorees. Ann. chim. et phys. 
(5) IS. p. 5—101 (1879). Siehe auch C. B. 88. p. 269—272 (1876), C. B. 85. p. 70—72, 439— 
442 (1877), CB. 86. p. 878— 880, 1078-1080 (1878). C. B. 88. p. 418— 421 (1879). 

19* 



292 Kapitel V. 

spritzt dabei in das Leuchtgas verschieden concentrirte Salzlösungen. Seine 
Versuche betreffen mehr die Helligkeit des emittirten Lichtes und sind daher 
erst später zu besprechen; hier sei nur erwähnt, dass er findet, bei grösserer 
Dampfmenge finde die Zunahme der Helligkeit besonders durch Verbreiterung 
der Linien statt. 

303. Die besten Untersuchungen, welche auch zeigen, wie verwickelt 
die Verhältnisse sind, verdanken wir wieder Liveing und De war. Bei 
einer Untersuchung über die Umkehrung der Linien benutzen sie 2) ein ver- 
tical im Ofen stehendes Eisenrohr, in welches die Substanzen hineingeworfen 
werden. Von oben ist ein dünnes Rohr eingeschoben, durch welches Wasser- 
stoff in langsamem Strome zugeführt wird und abfliesst, so dass eine Schicht 
von Wasserstoff den Metalldampf bedeckt, aber auch ein langsames Abströmen 
dieses Dampfes bewirkt. Die sich abspielenden Erscheinungen beim Einwerfen 
eines Stückes Na werden ausführlich beschrieben ; hier interessirt uns nur das 
Resultat, dass anfangs alle Absorptionslinien ausserordentlich verbreitert sind, 
aber allmählich sich zu voller Schärfe zusammenziehen. Aehnliche Erschei- 
nungen finden sie ^) dann, als sie in Blöcken von Kalk oder Kohle den Bogen 
brennen lassen und Metalle oder Salze hineinwerfen: bei jedem Einbringen 
von neuem Material werden die Linien sehr breit, um dann mit zunehmender 
Diffusion der Dämpfe wieder feiner zu werden. Die Autoren sagen: „It is 
apparent that the expansion of lines, so often observed when fresh materials 
are introduced, must be ascribed to increase in the density of the vapours, 
not to any increase of temperature". 

Liveing und De war*) denken dann daran, die Verbreiterung zur 
quantitativen Analyse zu verwerthen, was sich allerdings als unmöglich 
herausstellt, aber zu sehr interessanten Versuchen Veranlassung giebt. Zuerst 
werden in eine im Ofen stehende eiserne Flasche, welche mit Stickstoff gefüllt 
ist, Natriumstücke geworfen. Die D-Linien erscheinen als ein Band von SO 
bis 100 A. E. Breite und mehr. Aber die Erscheinung ist auch hier veränder- 
lich, wahrscheinlich dadurch, dass der Dampf anfangs hauptsächlich in dem 
untersten Theil der Flasche, also bei höchster Temperatur, sich befindet, all- 
mählich aber auch in die kühleren Theile in der Höhe gelangt. Der Druck 
bleibt dabei natürlich constant, die Menge des anwesenden Dampfes ebenfalls, 
aber die Dichte ändert sich an den einzelnen Stellen. Die Verfasser meinen, 
dass auch die Dicke der Schicht einen wesentlichen Einfluss auf die Breite 
der Linien habe. 



1) Vergl. Bd. I, § 145. 

2) Q.D. Liveing and J. De war, On the reversal of the lines of metallic yaitoors. 
No. I. Proc. Roy. Soc. 27. p. 132—136 (1878). 

3) G.D. Liveing and J. De war, On the reversal of the lines of metallic vapetun. 
No. V. Proc. Roy. Soc. S8. p. 367—372 (1879). 

4) G.D. Liveing and J. De war. Quantitative spectroscopic experimente. Proc. Roy. 
Soc. 29. p. 482—489 (1879). 



Einflnss von Druck, Temperatur, Entladungsart auf die Spectra. 293 

Um den Einfluss des Druckes zu untersuchen, nehmen sie dann ein 
Platinrohr, welches unten geschlossen, oben durch eine durchsichtige Platte 
verschliessbar ist; durch ein Seitenrohr konnte Stickstoff hineingepresst werden. 
Wurde in dies Rohr Na geworfen, so erschienen wieder die enorm verbreiterten 
D-Linien hell; sie werden breiter und schwächer, dafür tritt eine sich ver- 
breiternde Absorption auf, da der Dampf in die kühleren Theile gelangt. 
Wird mehr und mehr Na eingeführt, so wiederholt sich jedesmal dieselbe Er- 
scheinung, nur dass die schon vorhandenen kühleren Dämpfe von Anfang an 
Absorption bedingen. Schliesslich erscheint in Absorption das Bandenspectrum 
des Na. Wird nun comprimirt, so verschwindet das Bandenspectrum und die 
umgekehrten D-Linien werden schärfer, während sie sich bei Nachlassen des 
Druckes wieder verbreitern. Diese Versuche sind dadurch complicirt, dass der 
den Druck erzeugende Stickstoff den Natriumdampf nicht nur comprimirt, 
sondern auch in die heisseren Theile des Rohres zurücktreibt; so erklärt sich 
das Verschwinden des niederer Temperatur angehörenden Bandenspectrums. 
Um so überraschender aber ist es, dass trotz der damit gesteigerten Dichte 
die D-Linien schärfer werden. 

Um die gleichzeitige Veränderung der Temperatur des Dampfes wenigstens 
theil weise auszuschliessen, schieben Liveing und De war bei weiteren Ver- 
suchen von oben ein mit Stickstoff gefülltes Röhrchen ein, durch welches sie 
beobachten; da sie es verschieden tief einschieben können, lässt sich die 
Dicke der emittirenden, resp. absorbirenden Schicht verändern. Bei einer 
4 cm dicken Schicht von Atmosphärendruck waren die D-Linien ganz scharf f 
indem aber allmählich der Metalldampf in das Röhrchen hineindiffundirt und 
in kühlere Regionen kommt, werden die Linien unscharf, es entsteht ein 
breites Band. 

Aehnliche Erscheinungen werden bei Thallium und bei Natriumamalgamen 
beobachtet. Die Verfasser schliessen: „The phenomena attending the com- 
pression of the vapours, as well as those of the amalgams of varying percen- 
tages, seem to indicate that the width of the D absorption is dependent on 
the thickness and temperature of the absorbent vapour rather than on the 
whole quantity of sodium present in it. Very minute quantities diffused into 
the cool part of the tube appear to give a broad diffuse absorption, while a 
layer of denser vapour of small thickness in the hottest part of the vessel 
gives but a very narrow absorption. This may, however, be due to the 
Variation of temperature." 

Und weiterhin: „The fact of the gradual expansion of the bright band 
as the sodium evaporates bears out the supposition that an increased thick- 
ness of sodium vapour, with little er no change of density, produces a 
wider line." 

Bei Besprechung dieser Versuche bemerkt Schuster i) mit Recht, sie 

1)"A. Schuster, On the influence of temperature and pressure on the spectra of gases. 
Rep. Brit Ass. 1880, p. 275—297. 



294 Kapitel V. 

schienen anzudeuten, dass die Linien sich bei niedriger Temperatur leichter 
verbreitern, als bei hoher; da wir aber andererseits bei viel höherer Tempe- 
ratur, z. B. im Bogen, noch gewaltig verbreiterte Linien bekommen, ebenso in 
einer kühlen Flamme ganz scharfe Linien, so sind die Ursachen der Ver- 
breiterung nicht aufgeklärt. 

204. Auf die Frage der Verbreiterung kommen Liveing und De war ») 
dann bei Besprechung der Erscheinungen in Sonnenflecken; hier heisst es: 
„We know that increased density is directly or indirectly a cause of the wide- 
ning of the spectral lines." Sie weisen aber darauf hin, wie verschieden sich 
in dieser Beziehung nicht nur die Linien verschiedener Elemente, sondern auch 
die verschiedenen Linien desselben Elementes verhalten. — Weiter sagen sie^): 
„Many examples seem to indicate that such widening is connected with |in- 
creased density of the vapour producing the line ; not however increased den- 
sity produced by cooling, but only increased density produced by increased 
evaporation, increased (partial) pressure of the vapour." Sie weisen zur Stütze 
dieser Ansicht darauf hin, dass bei Linien mit Selbstumkehr stets die dunkle 
Linie schmaler ist, als die helle, auch wenn die Umkehr im Geisslerrohr ent- 
steht, wo wir verschiedene Dichte des heissen und kühlen Dampfes nicht an- 
nehmen können. 

Einige Bemerkungen über die Verbreiterung finden sich auch in der 
ausserordentlich interessanten Abhandlung 3) über die Spectra explodirender 
Gase. Wird den Gasen etwas Li-Salz beigemischt, so erscheint die Li-Linie 
sehr stark, und ihre Breite hängt direct von der Menge des anwesenden Li 
ab. Gegen F i e v e z, der aus Versuchen in Geisslerröhren den Schluss gezogen 
hatte, nur die Temperatur bringe eine Verbreiterung hervor, sagen hier 
Liveing und De war, dass ihr Versuch dem entschieden widerspreche, da 
natürlich Spuren von Salzstaub die Temperatur der Explosion nicht verändern 
können, sondern nur die Dichte des Li-Dampfes. Wenn sie die Gase compri- 
miren und dann zur Explosion bringen, so ist die Wirkung die, dass die Metall- 
linien heller werden; aber die Haupt Wirkung scheint zu sein, dass der conti- 
nuirliche Grund stärker wird. 

Letztere Thatsache kommt noch deutlicher zum Ausdruck in der letzten 
hier zu erwähnenden Abhandlung von Liveing und De war*): sie verbrennen 
verschiedene Gase unter hohem Druck, der bis zu 40 Atmosphären steigt. 
Wenn Wasserstoff in Sauerstoff verbrennt, so zeigt sich ein continuirliches 
Spectrum, dessen Helligkeit mit dem Druck zunimmt. Man sieht aber keinerlei 

1) G. D. Liveing and J. De war, On sun-spots and terrestrial Clements in the sun. 
Phil. Mag. (5) 16. p. 401—408 (1883). 

2) G. D. Livei ng and J. De war , The temperature of sun-spots. Reply to Prof. Wiede- 
mann. Phil. Mag. (5) 17. p. 802—304 (1884). 

3) G.D. Liveing and J. De war, On the spectral lines of the metals developed by 
exploding gases. Phil. Mag. (5) 18. p. 161—173 (1884), p. 165. 

4) G. D. Liveing and J. De war, On the inflnence of pressure on the spectra of flame^. 
Proc. Roy. Soc. 49. p. 217— 225 riS91), auch Astron. & Astrophys. U. p. 215— 223 (1892). 



Einfluss von Druck, Temperatur, Entladuugsart auf die Spectra. 295 

Zusammenhang mit einem Wasserstoffspectrum, in der Gegend der Wasser- 
stofflinien ist die Helligkeit nicht grösser. Wenn Sauerstoff in Wasserstoff ver- 
brennt, so ist die Farbe wesentlich anders, es zeigt sich ebenfalls ein conti- 
nuirliches Spectrum im sichtbaren Theil, von 6630 bis 3990. Im Ultraviolett 
sind die Wasserdampfbanden stark vorhanden, aber ganz scharf, selbst bei 
12 Atmosphären Druck. 

Wenn das in Sauerstoff verbrennende Wasserstoffgas mit Natriumdampf 
gemischt wurde, indem man es durch einen erhitzten Metallkasten leitete, in 
welchem sich Na befand, so waren in der Flamme eine ganze Anzahl der Na- 
Linien sichtbar, und zwar ganz scharf, selbst bei 40 Atmosphären Druck. 
Wurde der Druck plötzlich geändert, so verbreiterten sie sich für einen Augen- 
blick, wurden aber wieder scharf, sobald der Druck constant blieb, wie hoch 
er auch sein mochte. Jedenfalls war die Breite nicht zu vergleichen mit der, 
welche man in einer gewöhnlichen Flamme durch Einführung reichlicher Na- 
Mengen erhält. Es scheint aber, als ob die Gegenwart von Na das continuir- 
liche Spectrum bei Druckerhöhung verstärke. 

Liveing und De war untersuchen noch : Sauerstoff brennend in Kohlen- 
säure, Aethylen in Sauerstoff, Cyan und Sauerstoff bei Explosion. In allen Fällen 
trat nur ein continuirliches Spectrum auf. Die Verfasser schliessen : „In every case, 
the prominent feature of the light emitted by flames at high pressure appears to 
be a strong continous spectrum. There is not the slightest indication that this 
continous spectrum is produced by the widening of the lines, or obliteration of the 
inequalities, of the discontinous spectra produced by the same gases at lower pres- 
sures. On the contrary, it seems to be developed independently." Sie führen dann 
weiter aus, das stimme überein mit der Annahme, der continuirliche Grund werde 
hervorgebracht durch die Störungen der Moleceln während der Zusammenstösse. 

S05. Von experimentellen Untersuchungen ist noch eine Arbeit von M o n c k- 
hoveni) zu nennen, in welcher er zwar hauptsächlich Geissler'sche Röhren 
benutzt, aber auch den Bogen in Wasserstoff unter verschiedenem Druck 
brennen lässt. Bei Atmosphärendruck sieht er die Wasserstofflinien verbrei- 
tert, aber in anderer Weise, als im Funkenspectrum: es sind starke helle 
Liniött mit unscharfen Eändern, etwa wie die Wasserstofflinien im Sonnen- 
spectrum. Bei abnehmendem Druck werden die Linien schmaler und heller, 
bei 2 cm sind sie vollkommen scharf. Da Aenderung des Electrodenabstandes 
and der Stromstärke keinerlei Einfluss hat, schliesst Monckhoven, nur die 
Dicht-e verbreitere Linien. 

Schliesslich sei hier noch einmal auf die Zöllnersche Theorie hin- 
gewiesen, nach welcher zunehmende Dichte oder Dicke der Schicht die Linien 
verbreitern soll und schliesslich ein continuirliches Spectrum erzeugen. Die 
Unhaltbarkeit dieser Anschauung ist schon besprochen. 2) 



1) D. van Monckhoven, De r^largissement des raies spectrales de Phydrogene. C. R. 
06. p. 378—381 (1882). 

2) Siehe dieser Band § 172 u. if. 



296 Kapitel V. 

206. Fassen wir die dürftigen Resultate aller angeführten Beobachtungen 
zusammen, so ergiebt sich Folgendes: 

1. Die Breite der Linien wird vermehrt durch die Dicke der Schicht 
nur in einigen Fällen, wenn nämlich die Curve, welche die Intensitäts- 
vertheilung innerhalb der Linie darstellt, nach einer oder nach beiden Seiten 
langsam abfällt, nicht dagegen, wenn die Curve nach beiden Seiten steil, fast 
senkrecht, abfällt. Letzteres scheint aber bei den meisten Spectrallinien, 
namentlich denen der Schwermetalle der Fall zu sein. 

2. Die Breite der Linien scheint zu wachsen, wenn die Dichte des 
Dampfes vermehrt wird. Es scheint aber wesentlich von der Temperatur ab- 
zuhängen, ob eine starke Verbreiterung eintritt oder nicht, in der Weise, dass 
bei niedrigerer Temperatur die Verbreiterung grösser ist. 

3. Druck an und für sich bringt keine Verbreiterung hervor. Dag^en 
sieht es nach den im vorigen § besprochenen Versuchen von Liveing und 
De war so aus, als bringe Druck änd er ung eine vorübergehende Verbreite- 
rung hervor. Das würde man durch die Annahme deuten können, dass durch 
eine plötzliche Druckänderung die Regelmässigkeit der Atomschwingungen ge- 
stört wird, bis sich ein neuer Gleichgewichtszustand hergestellt hat. Dass 
aber eine Aenderung der Schwingungs- Amplitude die Linien verbreitert^ 
werden wir später (§ 227) besprechen. Es ist also die Breite der Linien in 
Flammen und im Bogen eine complicirte und vorläufig ganz unbekannte 
Function der Temperatur, des Partialdruckes und der Dicke der Schicht. 

207. Es ist schon erwähnt, dass die Verbreiterung sich nicht annähernd 
an allen Spectrallinien zeigt, ohne dass irgend eine Regel aufgestellt werden 
könnte. Man kann zwar sagen, dass im Grossen und Ganzen die leichteren 
Elemente sich mehr verbreitern, die Schwermetalle weniger, aber namentlich 
von letzterer Regel giebt es zahllose Ausnahmen. So zeigt z. B. Blei im 
Bogenspectrum sehr verbreiterte Linien ; von den so nahe verwandten Metallen 
Platin und Palladium behält das erste seine Linien bei grosser Dampfdichte unver- 
gleichlich schärfer, als das zweite. Als Regel kann man vielleicht aussprechen, 
dass alle Linien, welche zu Linienserien gehören, sich relativ leicht verbreitern. 

Wie die Grösse der Verbreiterung, so ist auch ihre Art für verschiedene 
Linien sehr verschieden; während die meisten Linien sich nahezu gleich stark 
nach beiden Seiten verbreitern, finden sich doch zahlreiche andere, bei denen 
die Verbreiterung einseitig ist. In diesem Fall ist es meist die Seite der 

• 

grösseren Wellenlängen, deren Intensität wächst, aber ich könnte doch leicht 
einige hundert Linien anführen, bei welchen die Verbreiterung fast ausschliess- 
lich nach der Seite der kürzeren Wellen hin stattfindet. Vielleicht das auf- 
fallendste Beispiel derart zeigt sich bei Natrium: das Linienpaar 5688 und 
5683 ist verbreitert nach Roth hin, das unmittelbar daneben liegende 5676 
und 5670 nach Violett. Unter den gesammten Linien der Alealien sind dies 
die beiden einzigen Linien, welche sich so verhalten 0; aber schon in der 

1) Den Versuch einer theoretischen Begründung dieses Verhaltens durchS t o n e y siehe später. 



Einflnss yon Druck, Temperatur, Entladnngsart auf die Spectra. 297 

zweiten Gruppe des Mendelejeff sehen Systems der Elemente finden sich viele 
Beispiele für die Verbreiterung nach Violett. *) 

Auch das Maass der Verbreiterung ist sehr verschieden: während bei 
vielen Linien die Verbreiterung nicht leicht über eine oder zwei Ang- 
strömsche Einheiten hinausgeht, finden sich andere, welche leicht 10, 20 und 
mehr A. E. breit werden. Am stärksten ist die Verbreiterung vielleicht bei 
der Magnesiumlinie 2852; Liveing und De war 2) geben eine Photographie, 
auf welcher die Linie etwa 200 A. E. breit geworden ist. Einige Beispiele 
yon solchen verbreiterten Linien sollen im nächsten Kapitel gegeben werden. 
208. Es ist die Frage gestellt worden, ob die Spectrallinieh sich mit 
der Verbreiterung verschieben. Bei der Beantwortung hat man zu definiren, 
was man unter Ort der Linie versteht: nimmt man die Mitte der breiten 
Linie zur Bestimmung der Wellenlänge, so ist es selbstverständlich, dass mit 
jeder unsymmetrischen Verbreiterung eine Verschiebung verbunden sein muss. 
Aber eine solche Messung hat keinen Sinn, es muss vielmehr das Intensitäts- 
maximum in jedem Falle als Ort der Linie bezeichnet werden, und bei 
solcher Definition ist nach meiner Erfahrung keine Verschiebung, keine Aen- 
derung der Wellenlänge vorhanden. Freilich ist es gewöhnlich nicht leicht, 
den Ort des Maximums zu erkennen, bei Photographien der Spectren aber 
erhält man sehr oft die Linien in Spitzen auslaufend. Das rührt davon her 
dass an dem oberen und unteren Rande weniger Licht vorhanden ist, daher 
die lichtschwächeren Theile fortbleiben und nur das Maximum sich registrirt. 
Hier kann man daher die Lage des Maximums leicht bestimmen und dann findet 
man bei allen Linien, — wenigstens soweit ich solche gemessen habe, — auch 
wenn sie ungemein unsymmetrisch verbreitert sind, für die Spitze genau die- 
selbe Wellenlänge, welche eine ganz feine Linie ergiebt. Eine genaue Messung 
setzt aber beträchtliche auflösende Kraft des Apparates voraus; andernfalls 
tritt eine Umgestaltung der Linie und Verschiebung des Maximums ein, 
wie ich das für Bandenspectra mit Bezug auf das Cometenspectrum be- 
sprochen habe. 3) 

Weiss 4) war wohl der Erste, welcher eine Verschiebung der verbreiter- 
ten Linien behauptete; im Absorptionsspectrum der Untersalpetersäure und 
des Chlorophylls sollte mit der Dicke der absorbirenden Schicht eine Wande- 
rung nach Violett hin eintreten. Da er aber selbst sagt, das rühre von ein- 
seitiger Verbreiterung her, so geht daraus wohl hervor, dass er. die Mitte 

1) Siehe z. B. die Angaben von H. Kayser und C. Runge, Ueber die Spectren der 
Elemente. ' IV-. üeber die Linienspectra der Elemente der zweiten MendelejefTschen Gruppe. 
Abb. Berl. Acad. IS91. 

2) G. D. Liveing and J. Dewar, On the circumstances producing the reversal of spee- 
tral lines of metals. Cambr. Proc. 4, 5. p. 256—265, siehe Tafel 1. 

3) H. Kayser, üeber den Einfluss der Spaltbreite auf das Aussehen der tJometenspectra. 
Astron. Nachr. 185. Nr. 3217. p. 1—10 (1894), Vgl. Bd. I, p. 317. 

4) A. J. Weiss, Ueber die Abhängigkeit der Liniendistanzen im Spectrum des Gases 
der Untersalpetersäure von der Dicke der durchlaufenen Schicht. Wien. Ber. 48, II. p. 2 OS — 
214 (1S61). Auch Pogg. Ann. 112. p. 153—155 (1861). 



298 Kapitel V. 

zwischen den Eändern gemessen hat. •) Er will dasselbe auch bei Fraun- 
hofer sehen Linien mit sinkender Sonne gesehen haben, namentlich bei b, B 
und C; dass hier eine irgendwie gefälschte Beobachtung, keine Aenderung 
der Wellenlänge vorliegen kann, ist selbstverständlich. 

Dann hat J. J. Müller 2) angegeben, mit zunehmender Färbung einer 
Natriumflamme, d. h. mit Verbreiterung der D-Linien verschöben sich dieselben, 
aber die Unrichtigkeit der Angabe ist von Lippich und Ebert bewiesen 
worden. 3) Zöllner^) giebt an, die Linie D, verschiebe sich nach Roth, aber 
er spricht ausdrücklich von der „Mitte der Linie^', es handelt sich also nur 
um unsymmetrische Verbreiterung. 

Ebert 5) misst durch Wanderung von Interferenzringen die Verschiebung 
einiger Spectrallinien, wobei es sich aber nicht um das Maximum, die eigentliche 
Linie, handelt, sondern gewissermaassen um den Schwerpunkt der verbreiterten 
Linie. Die Intensität wird geändert durch mehr oder weniger tiefes Einschieben 
der Salzperlen in den Bunsenbrenner. Er findet für die Lithiumlinie 6708 
eine Verschiebung von 0,6 A. E., für die Tl-Linie um 0,26, für Kalium 76S5 
um 0,46, für Sr 4607 um 0,19. Bei D^ findet er eine Verschiebung nach Roth, 
Dj bleibe unverändert. Kurlbaum«) dagegen hat beobachtet, Dj verschiebe 
sich nach Violett. — Diese Zahlenangaben zeigen aufs deutlichste, dass es 
sich nicht um eine Verschiebung der wirklichen Linien handelt; wären solche 
Verschiebungen vorhanden, so wäre es unmöglich, die Wellenlängen bis auf 
0,005 A. E. zu bestimmen; eine so weit gehende Uebereinstimmung habe ich 
aber zum Beispiel für die Lage der D-Linien gefunden an Platten, auf wel- 
chen die Breite der Linien etwa von 0,05 bis 3 A. E. variirte. Die angeführten 
Autoren sprechen auch meist deutlich von der Mitte der Linie, aber oft ge- 
nug findet man diese Beobachtungen als Beweis für eine wirkliche Veränder- 
lichkeit der Wellenlänge angeführt. In Wahrheit handelt es sich also nur 
um die Constatirung unsymmetrischer Verbreiterung, damit verlieren aber auch 
die Versuche alles Interesse. 

209, Ueber den Einfluss der Dichte und des Druckes auf die Helligkeit 
der Flammen sind nur sehr wenige Beobachtungen gemacht Gouy^ führt 

1) Von zahlreichen anderen Beobachtern wird denn anch gefanden, dass in den Absorp- 
tionsbanden keine Verschiebnng der Linien eintritt; siehe z. B. H. £. Roscoe and T. E. Thorpe, 
Phil. Trans. 167, 1. p. 207—212 (1876); B. Hasselberg, K. Sv. Vet. Ak. Handl. 24. No. 3 (1890). 

2) J.J.Müller, Beobachtungen über die Interferenz des Lichtes bei grossen Gang- 
nnterschieden. Ber. Sachs. G. d. W. 28. p. 19—24 (1871), auch Pogg. Ann.150. p. 311—317 (1873>. 

3) Siehe Band I, § 521. 

4) F. Zöllner, Ueber den Einfluss der Dichtigkeit und Temperatur auf die Spectra 
glühender Gase. Ber. Sachs. G. d. W. 22. p. 233-253 (1871), auch Pogg. Ann. 142. p. SS— 
111 (1871). 

5) H. Ebert, Die Methode der hohen Interferenzen in ihrer Verwendbarkeit für Zwecke 
der quantitativen Spectralanalyse. Wiedem. Ann, 84. p. 39—90 (1888), siehe p. 72 u. ff. 

6) F. Kurlbaum, Bestimmung der Wellenlänge Fraunhoferscher Linien. Wiedem- 
Ann.88. p. 159-193 (1SS8) siehe p. 169. 

7) A. Gouy, Recherches photometriques sur les flammes color^es. Ann. chim. et phys. 
(5) 18. p. 5—101 (1879). 



Einfluss von Druck, Temperatur, Entladungsart auf die Spectra. 



299 



dem Brenner mittelst des Zerstäubers verschieden grosse Salzmengen durch 
verschieden concentrirte Lösungen zu. Er macht die Annahme, die Hellig- 
keit hänge vom Product aus der Dichte des Salzdampfes und der Dicke der 
leuchtenden Flamme ab, und vergleicht mit diesem Product q die Inten- 
sität L Folgende Tabelle giebt einen Auszug aus den Eesultaten für das Licht 
der D-Linien: 



q 


1 


2 5 


10 20 


50 


100 


250 


500 


1000 


5000 


10000 


ii 


1.0 1.9 4.1 


6.7 10.0 


15.8 


21.7 


34.1 


48.5 


69.5 


152.0 


208.0 



Er sagt, bei einem bestimmten Werthe von q erreiche der Gipfel der 
Emissionscurve ein Maximum. Von da an steigt die Intensität der Flamme 
nur dadurch, dass die benachbarten Theile des Spectrums an Helligkeit zu- 
nehmen, die Linien sich verbreitern. Für eine Reihe von andern Spectral- 
linien oder Banden wird das iVerhältniss der .Helligkeiten gegeben für den 
Fall, dass die Dichte des Salzdampfes sich verdoppelt. Die Zahlen liegen 
zwischen 1,34 und 1,87. 

Arrhenius findet, dass dies Verhältniss 1/2= 1,41 sei, wohl ein recht 
zweifelhaftes Resultat. Liveing und De war 2) messen [die Gesammthellig- 
keit der in SauerstoflF brennenden Wasserstoffflamme und der in Wasserstoff 
brennenden Sauerstoffflamme bei verschiedenen Drucken. Im zweiten Falle 
wuchs die Helligkeit nahezu proportional dem Quadrat der Dichte, im ersten 
Fall aber erheblich langsamer. Sie meinen, wenn das continuirliche Spectrum 
von dem Zusammenstoss der Molecüle herrühre, müsse man das quadratische 
Gesetz erwarten. 



b) Verbreiterung in electrischen Spectren. 

210. Ich wende mich nun zur Untersuchung der Körper in Geisslerschen 
Röhren. Plücker und Hittorf 3) haben in ihrer berühmten Abhandlung 
über mehrfache Spectra zuerst Verbreiterungen beobachtet, und zwar am 
Stickstoff von höherem Druck (250 mm) und bei Anwendung sehr starker Ent- 
ladungen. Sie sehen dann mehrere Linien des Linienspectrums verbreitert 
und sagen: „The spectrum was progressing towards a continuous one". Sie 
schreiben dies hoher Temperatur zu, nicht hohem Drucke, indem sie sagen: 
„By increasing the heat of the ignited nitrogen to the last extremity, the 
lines, especially the brighter ones, gradually expand.'' Sie bemerken, dass 
gleichzeitig der continuirliche Grund wesentlich heller wird. Ganz ähnliche 

1) S. Arrhenius, lieber die Leitung von Electricität durch heisse Salzdämpfe. Wied. 
Ann. 42. p. 18—76 (1891); siehe dazu auch H. Ebert, Wied. Ann. 48. p. 790—807 (1891). 

2) G. D. Liveing and J. De war, On the influence of pressure on the spectra of flames. 
Proc. Roy. Soc. 49. p. 217-225 (1891). 

3) J. Plücker and S.W. Hittorf, On the spectra of ignited gases and vapours, with 
especial regard to the different spectra of the same elementary gaseous substance. Phil. Trans. 
155. p. 1—29 (1865). 



300 Kapitel V. 

Resultate ergiebt Schwefeldampf, der bei höherer Erhitzung dichter wird, ver- 
breiterte Linien and stärkeren continairUchen Grund zeigt. Besonders inte*- 
ressant aber ist die Angabe, dass in WasserstofFröhren, welche ohne Leidner 
Flasche absolut scharfe Linien geben, bei Einschaltung der Flasche Verbreite- 
rung eintritt. Hy wird zuerst breit, dann folgt H^, endlich H^. Erheblich 
stärker wird die Verbreiterung, wenn man Röhren mit höherem Druck nimmt^ 
dann geht bei Anwendung der Leidner Flasche das Spectrum in ein conti- 
nuirliches über. — „In Bezug auf Sauerstoff sagen sie: „Nearly all luminous lines 
of the spectra of the second order expand when the temperature of the igni- 
ted gas increases beyond a certain limit; but neither do all lines reach the 
same brightness before expanding, nor do the lines in the different parts of 
the spectrum expand at the same temperature. That is best seen in the spec- 
trum of the second order of oxygen. The bright lines constituting the charao- 
teristic groups of its middle part oppose the greatest resistance to expansion. 
If they are best defined, the luminous lines towards the red extremity, most 
distinct at a lower temperature, are already expanded, while towards the vio- 
let extremity the luminous lines are scarcely developed ; they will be brightly 
developed, become well defined, and extend very far, after the ignited oxygen 
reaches a temperature at which the groups of the middle part are expanded." 
— Den Schluss der ganzen Abhandlung bildet die Bemerkung: „There seems 
to be a general rule that all luminous lines become brighter and are finally 
expanded, when the heating-power of the discharge continually increases, But 
for different lines the intensity does not rise in the same ratio: thus lines 
less brilliant at first than others may afterwards surpass them in brilliancy. 
The intensity attained by the different luminous lines before they are expanded 
greatly differs; lines may disappear by expansion, while others of the same 
spectrum do not yet appear. The least refracted lines generally resist ex- 
pansion the most" 

Wie man aus allen diesen Angaben ersieht, nehmen Plttck er und Hit- 
torf an, dass ausschliesslich die Temperatur Verbreiterung erzeugt, dass er- 
höhter Druck und verstärkte Entladung nur durch Temperatursteigerung wirken. 
Eine Begründung dieser Annahme geben sie aber nicht. 

211. Die gleichen Versuche mit ziemlich den gleichen Resultaten hat 
dann später Wüllner*) wiederholt; er spricht aber keine entschiedene 
Meinung über die Ursache der Verbreiterung aus. Dagegen kommt Frank- 
land2) zu der Ansicht, dass das Hellerwerden des Lichtes von Geisslerröhren 
bei zunehmendem Drucke ebenso wie bei Flammen nur auf Rechnung des 

1) A. Wttllner, lieber die Spectra einiger Gase bei hohem Druck. Pogg. Ann. 187. 
p. 337—361 (1869); siehe auch: Arch. sc. phys. et nat. (2) 40. p. 305-310 (1871). — Versuche 
mit Wasserstoff beschreibt auch 0. Schenk, lieber Veränderlichkeit der Spectra glühender 
Gase. Zs. f. anal. Chem. 12. p. 386—390 (1873). 

2) E. Fr an kl and, On the combustion of hydrogen and carbonic oxide in oxygen under 
great pressure. Proc. Roy. See. 16. p. 419—422 (1868) auch Phil. Mag. (4) 36. p. 309—311 (1868>- 



Einfloss von Druck, Temperatur, Entladungsart auf die Spectra. 301 

Druckes zu setzen sei. Die gleiche Ansicht vertritt dann mit ihm auch Lockyer. 
Es heisst in der ersten i) einer Reihe gemeinsamer Arbeiten: „We have con- 
vinced ourselves that this widening ont is due to pressure, and not appre- 
ciably, if at all, to temperature per se." Die Versuche, welche zu diesem 
Schlüsse fuhren^ werden indessen nicht angegeben. Dagegen beschreibt 
Lockyer^) später einen anderen Versuch, welcher den Schluss bekräftigen 
soll: er erhitzt Na in einem Eöhrchen, welches er zwischen Spalt und Licht- 
quell mit continuirlichem Spectrum hält; er findet, dass die umgekehrten D- 
Linien desto breiter werden, je grösser die Dichte des Dampfes durch Er- 
hitzung des Röhrchens gemacht wird. Da es sich hier also gar nicht um elec- 
trisch erregte Dämpfe handelt, so beweist der Versuch offenbar gar nichts; 
ausserdem wirkt hier, wie vorher besprochen, nur die Dichte, nicht der Druck, 
und so sagt denn auch später Lockyer^) selbst, dass es nicht sowohl auf 
den Druck, als auf die Dichte, den Partialdruck, ankomme. Er beschreibt hier 
den interessanten Versuch, nach welchem wenig Sauerstoff mit viel Stickstoff 
gemischt bei Atmosphärendruck scharfe Sauerstofflinien giebt. 

Secchi^} widerspricht dem Schlüsse von Frankland und Lockyer 
and seinen Anwendungen auf das Sonnenspectrum. Er beobachtet, dass in den 
weiten Theilen eines Geisslerrohres andere Spectra auftreten und auch, die 
Linien in geringerer Breite, als in der Capillare; die Veränderung der Spectra 
könne also nur eine Folge der Temperatur sein. Ebenso wiederholt er den 
Versuch, dass mit wachsender Stärke der Entladung die Wasserstofflinien in 
demselben Rohre breiter werden; also dies könne auch nur durch Temperatur- 
Steigerung bedingt sein. Wie Angström und Lockyer aus der Breite der 
der Linie H^ an verschiedenen Stellen der Chromosphäre auf den dort herr- 
schenden Druck hatten schliessen wollen, so meint nun Secchi, man werde die 
Temperatur dadurch bestimmen können. 

Auch Cailletet*) wiederholt die Versuche der Compression von Wasser- 
stoff, Luft und Stickstoff, und findet wie seine Vorgänger, dass die Linien 
immer heller und unschärfer werden und schliesslich in dem ebenfalls heller 
gewordenen Grunde verschwinden. Er schliesst auf eine Wirkung des Druckes**). 

1) E. Frankland and J. N. Lockyer, Preliminary note of researches on gaseous spectxa 
in relation to the physical Constitution of the son. Proc. Boy. Soc. 17. p. 288—291 (1869), auch 
Phil. Mag. (4) 88. p. 66—68 (1869). 

2) J.N. Lockyer, Besearches in spectrum-analysis in connexion with the spectrum of 
the son. Phil. Trans. 168. p. 253—275 (1873). 

S) J. N. Lockyer, Recent researches in solar chemistry. Proc. Phys. Soc. 2. p. 308 — 
325 (1878), auch Phil. Mag. (5) 6. p. 161-176 (1878). 

4) A. Secchi, Sur la Constitution de l'aur^ole solaire, et sur quelques particularit^s 
ofifertes par les gaz rar^fi^s, lorsqu'ils sont rendus incandescents par les courants electriques. 
C. B. 70. p. 79—84 (1870). 

5) L. Cailletet, De Finflnence de la pression sur les raies du spectre. C. R. 74. p. 1282 — 
1285 (1872). 

6) Auch E. Villari macht solche Versuche: Notizie suUa resistenza elettrica dei gas 
compressi e suUe modificazioni spettroscopiche che soffre la scintilla che li attrayersa. Rend. 
Ist. Lomh. (2) 8. p. 594—601 (1870). 



302 Kapitel V. 

Saleti) dagegen weist nach, dass man auch bei Atmosphärendruck die 
Wasserstofflinien ganz scharf erhalten kann, wenn man die Electroden, zwi- 
schen welchen der Funke übergeht, ausserordentlich nahe an einander rückt 
Er meint, es sei dann der Widerstand und damit die Temperatursteigerung 
klein, und er schreibt somit die Verbreiterung nur der Temperatur zu. 
Ebenso urtheilt Gold stein 2). 

313. Recht interessante Versuche stammen von Stearn und Lee 5), die 
nachweisen, dass die Art der Entladung von Einfluss ist: in einem Rohr mit 
verdünntem H bekommen sie scharfe Linien, in einem solchen mit weniger 
verdünntem Gas breite Linien. Wenn sie aber die Entladung dnrch beide 
Röhren hinter einander gehen lassen, zeigen beide verbreiterte Linien. Wenn 
sie vor ein mit verdünntem Gase gefülltes Rohr ein anderes setzen, in welchem 
der Druck beliebig geändert werden kann, und lassen die Entladung durch 
beide hinter einander gehen, so können sie in dem ersten Rohre jeden be- 
liebigen Grad von Unscharfe erhalten. Sie führen auch obigen Versuch von 
Salet aus. Es ist also möglich, sowohl in dichtem Gas scharfe als in ver- 
dünntem breite Linien zu erhalten, und damit scheint bewiesen, dass jedenfalls 
nicht der Druck als solcher in Betracht kommen kann. Man könnte nun 
schliessen, dass die Temperatur geändert ist, indem durch grösseren Wider- 
stand die zum Eintreten der Entladung nöthige Spannung vermehrt wird: 
Stearn und Lee sind aber vorsichtiger, und bemerken, dass möglicherweise 
die geänderte Entladung selbst den betreffenden Einflnss hervorbringt. In der 
That wird ja durch Einschalten eines Widerstandes die Schwingungsdauer der 
Oscillationen, die Spannung und Electricitätsmenge jeder Entladung verändert, 
und solange wir noch nichts über den Mechanismus der Lichterregung durch 
Electricität wissen, über die erzeugten Temperaturen aber nicht die geringste 
Kenntniss haben, sind wir nicht berechtigt von einem Einflüsse der Tempe- 
ratur zu sprechen. 

Caz in ^) erzeugt Funkenspectra von Luft und Stickstoff bei verschiedenen 
Drucken bis zu 40 Atmosphären. Er findet, dass mit steigendem Druck ein 
Theil der Linien verschwindet, die übrig bleibenden sich aber gar nicht ver- 
breitem, sondern nur der continuirliche Grund immer heller wird. Er ist im 
wesentlichen nur im eigentlichen Funken sichtbar und kann hier zu blendender 
Helligkeit kommen; in der Aureole aber sind ganz scharfe Linien sichtbar. 
Auch die D-Linien sind ganz scharf. 

Eingehende Untersuchungen über den Einfluss des Druckes macht 

1) G. Salet, Sur les spectres des metalloides. Ann. chim. et phys. (4) 28. p. 5 — 71 (187dK 

2) E. Goldstein, Beobachtungen an Gasspectris. Pogg. Ann. 154. p. 128 — 149 (1875). 

3) C. H. Stearn and G. H. Lee, On the expansion of the F-linie of the hydrogen spec- 
trum. Proc. Lit. & Phil. Soc. Liverpool 28. p. 325—333 (1874). 

4) A. Cazin, Sur le spectre de P^tincelle 61ectrique dans Tair a de hautes pressions. 
L'Institut (2) 4. p. 181 (1876); Sur le spectre de T^tincelle electrique dans un gaz comprim^. 
C. R. 84. p. 1151—1154 (1877). 



fiinfliiss von Dmck, Temperatur, Entladungsart auf die Spectra. 303 

CiamicianO. Bei Chlor verschwinden mit wachsendem Druck immer mehr 
Linien, der Grund wird heller, ein Theil der Linien wird unscharf, während 
andere ganz scharf bleiben, namentlich die im rothen Theile des Spectrums. 
Eine Erhitzung der Röhre von 20 auf 360 Grad bringt keine Aenderung her- 
vor, also ist nur die Dichte von Einfluss, nicht die Dampfepannung oder der 
Druck. Ganz ähnlich sind die Erscheinungen bei Brom und Jod. Bei Schwefel 
findet er keine Verbreiterung mit wachsender Dichte entgegen Salets An- 
gabe '). Bei P und As bleiben die Linien scharf, es tritt auch kein continuir- 
licher Grund auf, bei Hg verbreitern sich einzelne Linien, bei Na werden die 
D-Linien als Band von 160 A. E. Breite gesehen. 

213. Bei seiner Untersuchung des Sauerstoffspectrums findet Schuster 3), 
dass die Linien des elementaren Linienspectrums sich durch Druck nicht ver- 
breitem, dagegen stark die des zusammengesetzten oder Serienspectrums. 
Fievez^) macht wieder einmal die Beobachtung am Wasserstoff, dass Ein- 
schalten eines Condensators die Linien verbreitert, aber nur in der Capillare; 
er schliesst daraus auf einen Einfluss der Temperatur. Gleichzeitig bemerkt 
er, dass die Linien genau gleich scharf bleiben, ob man quer durch die Röhre, 
oder der Länge nach hindurchsieht, wobei die Dicke der Schicht auf das 
Vierzigfache wächst, eine Beobachtung, welche sich gegen die Zöllner- 
Wülln ersehe Theorie von der Wirkung der Dicke der Schicht richtet. Gegen 
diese Versuche polemisirt van Monckhoven^); er beobachtet, dass mit ge- 
steigerter Entladung die Linien breiter werden, aber meint, man könne damit 
noch nicht beweisen, dass dies ein Einfluss der Temperatur sei; denn mit der 
Temperatur wachse gleichzeitig der Druck. Und nun macht er die schon oben 
erwähnten Versuche mit der Bogenlampe in Wasserstoff von verschiedenem 
Druck, und glaubt damit bewiesen zu haben, dass nur die Dichte in Frage 
komme. Wir haben also hier eine Verwechslung von Dichte und Druck einer- 
seits, eine Gleichsetzung von Bogen und Funken andererseits, die beide un- 
erlaubt sind. 

Fievez«) kommt daher auf die Frage zurück; wiederum macht er die 
alten Versuche, welche zeigen, dass die Wasserstofflinien verbreitert werden 

1) A. Ciamician, lieber den Einfluss des Druckes und der Temperatur auf die Spectren 
Ton Dämpfen und Gasen. Wien. Ber. 77, ü. p. 839—841 (1878); 78, II. p. 867—890 (1878). 

2) G. Salet, Ann. chim. et phys. (4) 28. p. 5— 71 (1873). Siehe auch J. M. Eder und 
£. Valenta, die Verbreiterung finden: Die Spectren des Schwefels. Wien. Denkschr. 1898. 

3) A. Schuster, Spectrum of oxygen. Phil. Trans. 170, 1. p. 37—54 (1879). 

• 4) C. Fievez, Sur T^largissement des raies de Thydrogöne. Bull. Acc. Belg. (3)1. 
p. 324— 332 (1881); C. R. 02. p. 521—522 (1881). Derselben Ansicht schliesst sich B. Hassel- 
berg an: Untersuchungen über das zweite Spectrum des Wasserstoffs. Mem. de St. Petersb. 
(7) 80. Nr. 7 (1882). 

5) D. yanMonckhofen,De Tölargissement des raies de Thydrog^ne. C. R. 05. p. 378 — 
381 (1882). 

6) C. Fievez, De llnfluence de la temperature sur les caractöres de raies spectrales. 
BulL Acc. Belg. (3)7. p, 348—355 (1884)) Sur des changements de röfrangibilitß observes dans 
les spectres electrique de Thydrogöne et du magnesium. Bull. Acc. ßelg. (3) 7. p. 245—247 (1884). 



304 Kapitel V. 

können sowohl durch Vermehrung des Druckes, als durch Einschalten von 
Condensatoren, und behauptet, damit sei die alleinige Wirkung der Temperatur 
bewiesen. Er führt dafür auch den andern alten Versuch an, dass, wenn man 
Wasserstoff Na-Dämpfe beimischt und ihn entzündet, die Na-Linien desto 
breiter werden, je dichter der Dampf ist. Auch Na allein in einem Platin- 
rohr mit der Knallgasflamme verdampft zeigt stark verbreiterte und einfach 
oder doppelt umgekehrte Linien, ebenso Li, K, Tl. Bei höherem Druck be- 
obachtet er auch die Selbstumkehr der Wasserstoff linien im Geisslerrohr. Er 
beschreibt auch andere merkwürdige Beobachtungen, die er bei hohem Druck 
gemacht haben will. Er benutzt Magnesiumelectrodeji in Wasserstoff unter 
2000 mm Druck, einen condensirten Funken, der mittelst Linse auf den Spalt 
projicirt wird. „Dans ces conditions on voyait non seulement la raie C de 
Thydrogfene onduler, se renfler et